Un vulcano non invierà un invito ufficiale quando è pronto per eruttare, ma un team di ricercatori suggerisce che gli scienziati che ascoltano e osservano attentamente potrebbero essere in grado di cogliere i segni che un'eruzione sta per accadere.

In uno studio sul vulcano Kīlauea delle Hawaii, i ricercatori hanno riferito che i cambiamenti di pressione nei serbatoi sommitali del vulcano hanno aiutato a spiegare il numero di terremoti, o sismicità, nella zona superiore del Rift orientale. Questa zona è una regione altamente attiva dove si sono verificate diverse eruzioni negli ultimi decenni, tra cui uno spettacolare nel 2018.

"Siamo interessati a esaminare i meccanismi che innescano la sismicità in un vulcano molto attivo e dinamico, come il vulcano Kīlauea alle Hawaii, "ha detto Christelle Wauthier, assistente professore di geoscienze e co-assunzione dell'Istituto per la scienza informatica, Penn State. "Ci sono diversi processi fisici che possono guidare la sismicità e, in questo studio, stavamo cercando di scoprire quale fosse la più probabile".

Secondo Wauthier, le variazioni di pressione che si verificano nel serbatoio sommitale, una camera sotterranea che ospita il magma caldo, provocano stress nelle rocce e nel terreno che circondano il magma, anche non nelle sue immediate vicinanze. Questi cambiamenti di stress possono innescare terremoti vulcano-tettonici di piccola magnitudo, il più delle volte impercettibili all'uomo ma che vengono captati dalle sensibili apparecchiature sismiche che monitorano il vulcano. Questa attività sismica, poi, può prevedere meglio i movimenti del magma e le eruzioni risultanti.

Il lavoro del ricercatore sfida una precedente teoria che suggeriva che l'attività sismica nella zona del rift fosse innescata dal graduale scivolamento del vulcano verso il mare. Il fianco meridionale di Kīlauea si sta gradualmente spostando verso l'oceano a circa sei centimetri all'anno.

Mentre la maggior parte delle persone immagina i vulcani che eruttano violentemente alle loro vette, Kīlauea è diversa perché il suo sistema tentacolare di tunnel sotterranei e camere in cui scorre il magma provoca eruzioni che possono avvenire in vari punti a miglia dalla sua sommità. Quando il magma fuoriesce da queste camere e arriva sulla superficie terrestre, si chiama lava.

"Sotto, c'è un sistema di condutture che è estremamente lungo, stiamo parlando di 20 miglia o giù di lì, " ha detto Wauthier. "Ed è proprio come l'impianto idraulico in una casa. Il sistema idraulico di un vulcano può essere collegato o bloccato e questo potrebbe portare a un'eruzione".

Comprendendo meglio le forze che stanno innescando la sismicità, gli scienziati che monitorano l'attività sismica in altri vulcani potrebbero prevedere le future eruzioni in modo più accurato, secondo i ricercatori, che hanno riportato le loro scoperte in un recente numero di Geologia . Poiché Kīlauea è uno dei sistemi vulcanici più strettamente e densamente monitorati al mondo, serve come laboratorio vivente per studiare l'attività vulcanica che può essere applicata per studiare altri vulcani, ha aggiunto Wauthier, che ha lavorato con Diana C. Roman, scienziato del personale, Istituto Carnegie per la scienza, e Michael P. Polonia, scienziato in carica, Laboratorio del vulcano di Yellowstone, Indagine geologica degli Stati Uniti.

"Mentre ci sono solo pochi vulcani che sono altamente strumentati come Kīlauea, che ha una rete sismica super densa e GPS, quindi è molto ben monitorato, ma altri vulcani non sono monitorati in questo modo, " disse Wauthier. "Tuttavia, per i vulcani che hanno buone reti sismiche - e ce ne sono molti - puoi applicare lo stesso identico approccio di questo per vedere se la tua sismicità vulcano-tettonica - questi piccoli terremoti - sono dovuti all'iniezione di magma in un serbatoio di magma, o per qualcos'altro".

Per lo studio, il team ha utilizzato dati di immagini sismiche e satellitari dalla metà alla fine del 2007. L'analisi sismica è stata condotta con i dati raccolti nella parte superiore della East Rift Zone dall'U.S. Geological Survey Hawaiian Volcano Observatory (HVO). Utilizzando le informazioni dai satelliti di posizionamento globale, raccolti anche da HVO, i ricercatori sono stati anche in grado di analizzare i cambiamenti fisici nella forma della montagna e prestando particolare attenzione alle deformazioni della superficie del suolo in vetta. Hanno quindi esaminato come questi fattori fossero correlati con i modelli dei cambiamenti di stress causati da inflazioni e deflazioni del serbatoio sommitale.

Analizzando attentamente i movimenti verso il serbatoio sommitale di un vulcano, i ricercatori possono essere in grado di prevedere meglio quando e dove è probabile che si verifichino eruzioni, poi, secondo i ricercatori. Però, bisogna lavorare di più, disse Wauthier. I piani di ricerca futuri includono l'analisi dell'attività sismica e dei dati sulla deformazione del suolo provenienti da altri periodi di tempo del vulcano.

"Abbiamo esaminato il periodo nel 2007, ma questo è solo un sottoinsieme, " ha detto Wauthier. "Potremmo immaginare solo guardando un periodo di tempo più lungo in cui si verificano altri eventi di inflazione-deflazione e vedere se concludiamo ancora la stessa cosa che è l'inflazione del serbatoio di magma che innesca la sismicità. È probabile che nel corso di un'eruzione a lungo termine come quella del 1983-2008, le cose stanno cambiando."