Sebbene ci siano segni rivelatori che un vulcano possa eruttare nel prossimo futuro, un aumento dell'attività sismica, variazioni delle emissioni di gas, e improvvise deformazioni del suolo, per esempio, prevedere con precisione tali eruzioni è notoriamente difficile.

Questo è, in parte, perché non esistono due vulcani che si comportano esattamente allo stesso modo e perché pochi dei 1 al mondo, Circa 500 vulcani attivi hanno sistemi di monitoraggio in atto. Nella migliore delle circostanze, gli scienziati possono prevedere con precisione un'eruzione di un vulcano monitorato diversi giorni prima che accada. Ma cosa accadrebbe se lo sapessimo mesi o addirittura anni in anticipo?

Utilizzando i dati satellitari, scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California e dell'Università dell'Alaska, Fairbanks ha sviluppato un nuovo metodo che ci avvicina a quella realtà. La ricerca è stata recentemente pubblicata su Geoscienze naturali .

"La nuova metodologia si basa su un sottile ma significativo aumento delle emissioni di calore su vaste aree di un vulcano negli anni precedenti la sua eruzione, " ha detto l'autore principale Társilo Girona, ex JPL e ora con l'Università dell'Alaska, Fairbanks. "Ci permette di vedere che un vulcano si è risvegliato, spesso molto prima che apparissero gli altri segni."

Il team di studio ha analizzato 16 anni e mezzo di dati sul calore radiante dai Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers (MODIS) – strumenti a bordo dei satelliti Terra e Aqua della NASA – per diversi tipi di vulcani eruttati negli ultimi due decenni. Nonostante le differenze tra i vulcani, i risultati furono uniformi:negli anni che precedettero un'eruzione, la temperatura della superficie radiante su gran parte del vulcano è aumentata di circa 1 grado Celsius rispetto al suo stato normale. È diminuito dopo ogni eruzione.

"Non stiamo parlando di hotspot qui ma, piuttosto, il riscaldamento di vaste aree dei vulcani, " ha detto il coautore Paul Lundgren di JPL. "Quindi è probabilmente correlato a processi fondamentali che si verificano in profondità".

In particolare, gli scienziati ritengono che l'aumento di calore possa derivare dall'interazione tra serbatoi di magma e sistemi idrotermali. Il magma (roccia fusa sotto la superficie terrestre) contiene gas e altri fluidi. Quando sale attraverso un vulcano, i gas si diffondono in superficie e possono cedere calore. Allo stesso modo, questo degasaggio può facilitare il deflusso delle acque sotterranee e l'elevazione della falda freatica, così come la circolazione idrotermale, che può aumentare la temperatura del suolo. Ma gli scienziati affermano che potrebbero essere in gioco anche altri processi, perché mentre la loro comprensione del comportamento del vulcano sta migliorando, rimane limitato.

"I vulcani sono come una scatola di cioccolatini misti:possono sembrare simili, ma dentro c'è molta varietà tra loro e, A volte, anche all'interno della stessa, " Ha detto Lundgren. "Inoltre, solo pochi vulcani sono ben monitorati, e alcuni dei vulcani più potenzialmente pericolosi sono i meno frequentemente eruttivi, il che significa che non puoi fare affidamento esclusivamente sui documenti storici."

Combinazione di dati

Il nuovo metodo è significativo di per sé, ma può fornire ancora più informazioni sul comportamento del vulcano se combinato con i dati provenienti da modelli e altri satelliti.

In uno studio pubblicato su Rapporti scientifici la scorsa estate, Lundgren ha utilizzato i dati del radar interferometrico ad apertura sintetica (InSAR) per analizzare la deformazione a lungo termine del vulcano Domuyo in Argentina. Al tempo, gli scienziati non erano sicuri se Domuyo fosse un vulcano dormiente o spento, o se fosse solo una montagna. La ricerca di Lundgren lo ha chiarito rapidamente. Ha inaspettatamente rilevato un periodo di inflazione, ovvero quando parte di un vulcano si espande quando una nuova massa di magma si sposta verso l'alto e spinge via la roccia. Si scopre che Domuyo è davvero un vulcano e attivo.

Prossimo, Lundgren ha confrontato questa serie temporale di deformazione con la serie temporale termica creata da Társilo Girona per il vulcano Domuyo. L'obiettivo di Lundgren:determinare se i due processi, un aumento della temperatura della superficie radiante su vaste aree del vulcano e la deformazione, fossero collegati.

"Abbiamo scoperto che le serie temporali termiche imitavano molto le serie temporali di deformazione ma con una certa separazione temporale, " ha detto Lundgren. "Anche se non è chiaro quale processo accadrà per primo, mostrando la correlazione, possiamo collegare i processi attraverso interpretazioni basate sulla fisica piuttosto che basarci semplicemente su ciò che siamo in grado di osservare nel sottosuolo".

In altre parole, la combinazione dei set di dati fornisce indizi su ciò che sta accadendo più in profondità all'interno del vulcano e su come i vari processi si influenzano e interagiscono tra loro, dati che possono migliorare l'accuratezza dei modelli utilizzati per prevedere le eruzioni.

"Sebbene la ricerca non risponda a tutte le domande, apre le porte a nuovi approcci di telerilevamento, specialmente per vulcani lontani, che dovrebbero fornirci alcune intuizioni fondamentali su ipotesi concorrenti su come i vulcani si comportano in termini dinamici generali su scale temporali che vanno da pochi anni a decenni, " ha aggiunto Lundgren.

Guardando avanti

Andando avanti, gli scienziati testeranno il metodo delle serie temporali termiche su più vulcani e continueranno a perfezionarne la precisione.

"Uno degli obiettivi è avere un giorno uno strumento che possa essere utilizzato quasi in tempo reale per verificare l'attività vulcanica nelle aree vulcaniche, " disse Girona. "Anche per piccole eruzioni, vi è evidenza di disordini termici prima dell'inizio dell'evento eruttivo, quindi il nuovo metodo ci aiuta ad avvicinarci un po' a quell'obiettivo".

I dati aiutano a integrare gli strumenti esistenti utilizzati nei vulcani monitorati. Ma aumentano anche notevolmente il numero di vulcani per i quali possono essere resi disponibili dati potenzialmente salvavita.

"L'utilizzo del nuovo metodo termico che rileva i cambiamenti nella temperatura superficiale intorno ai vulcani e le misurazioni della deformazione della superficie terrestre InSAR aiuta a consentire agli osservatori dei vulcani di tutto il mondo di identificare quali vulcani hanno maggiori probabilità di eruttare e quali dovrebbero essere strumentati per osservazioni più ravvicinate, " Ha detto Lundgren. "Utilizzando i dati satellitari, aumenti la portata di ciò che può essere monitorato su base regolare."

Per quanto riguarda il Domuyo, un tempo largamente ignorato, la storia è ancora in evoluzione:è uno dei tanti vulcani a cui il governo argentino ha recentemente dato la priorità per essere dotato di un sistema di monitoraggio.