Studio zurighese sul Vesuvio: ancora secoli per un’eruzione?

Innovativa ricerca del Politecnico Federale ETH, per il quale il vulcano che sovrasta Napoli è atteso da una lunga pausa prima di risvegliarsi

Situato vicino a Napoli, il Vesuvio si è concesso l’ultima eruzione violenta nel 1944, verso la fine della Seconda Guerra Mondiale. Potrebbero però passare alcune centinaia di anni prima che si verifichi un’altra emissione di gas e lava pericolosa ed esplosiva, secondo un innovativo studio degli esperti di vulcanologia del Politecnico di Zurigo.
Il Vesuvio è uno dei vulcani più pericolosi d’Europa. Più di tre milioni di persone vivono nelle sue immediate vicinanze, e in tempi storici e preistorici, ci sono state eruzioni esplosive che hanno distrutto interi insediamenti e città nella zona.
Quindi, la domanda pressante è: quando il Vesuvio erutterà di nuovo e quanto violenta potrebbe essere l’eruzione?

#18marzo 1944, eruzione del Vesuvio. Più di 12 mila persone furono costrette all’evacuazione. La direzione dei venti preservò la città di Napoli dalla nuvola di cenere e lapilli. Oggi il vulcano è monitorato 24 ore su 24 dall’Osservatorio Vesuviano pic.twitter.com/K7ExdzRtJG

— Dipartimento Protezione Civile (@DPCgov) March 18, 2020

Per rispondere a questa domanda, un gruppo di ricerca del Politecnico Federale di Zurigo, in collaborazione con studiosi italiani, ha esaminato da vicino le quattro più grandi eruzioni del Vesuvio negli ultimi 10.000 anni, in modo da poter valutare meglio se un evento pericoloso potrebbe essere prevedibile nel prossimo futuro.
Le quattro eruzioni studiate includono quella di Avellino di 3.950 anni or sono, che è considerata un possibile “worst case scenario” per eruzioni future, e l’episodio del 79 dopo Cristo, che notoriamente seppellì le città romane di Pompei ed Ercolano.
Quest’ultima è stata documentata dallo scrittore romano Plinio il Giovane, e così tutte le eruzioni di questo tipo sono indicate come eruzioni “pliniane“. Inoltre, i vulcanologi hanno studiato le eruzioni del 472 dopo Cristo e del 8890 avanti Cristo.
Il primo di questi episodi sub-pliniani è la più piccola delle eruzioni studiate, ma sarebbe comunque di dimensioni simili a quelle della recente eruzione di Tonga.

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I cristalli di granato permettono una datazione più precisa

Nel loro studio, che è stato appena pubblicato sulla rivista “Science Advances”, i ricercatori che lavorano con l’autore principale Jörn-Frederik Wotzlaw e con il professor Olivier Bachmann dell’Eidgenössische Technische Hochschule Zürich hanno determinato l’età dei cristalli di granato presenti nei depositi vulcanici.
Questo minerale cresce dal magma mentre viene immagazzinato nella camera magmatica nella crosta superiore sotto il Vesuvio. Conoscere l’età di questi minerali permette di dedurre per quanto tempo il magma è rimasto in questa camera prima che il vulcano lo “vomitasse” fuori.
Il granato è una scelta insolita per determinare l’età degli “ejecta” vulcanici. I ricercatori usano tipicamente gli zirconi, che sono minuscoli minerali accessori che si trovano in molte rocce ignee. Il magma del Vesuvio è troppo alcalino per cristallizzare gli zirconi, tuttavia è ricco di granato.
In vulcanologia, il termine “ejecta” si riferisce a particelle e materia espulse da un vulcano in eruzione. La sostanza può essere composta da molti materiali diversi, inclusi magma parzialmente liquido e roccia.

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Dall’uranio e dal torio l’età di cristallizzazione dei minerali

Lo “ejecta” vulcanico è talvolta classificato in base alla dimensione dei campioni; i campioni estremamente fini sono indicati come “cenere”, i campioni con un diametro inferiore a 2,5 pollici (63,5 mm) sono chiamati “lapilli” e qualsiasi cosa più grande è indicata come un “blocco” o una “bomba”, a seconda della solidità del campione. Collettivamente, lo “ejecta” vulcanico è spesso chiamato “tephra”.
Per determinare l’età dei granati, i ricercatori dell’ETH hanno usato gli elementi radioattivi uranio e torio. La struttura cristallina del granato incorpora entrambi in piccole ma misurabili quantità, con una preferenza per l’uranio. Usando il rapporto tra gli isotopi uranio-238 e torio-230, i ricercatori possono calcolare l’età di cristallizzazione dei minerali.
I granati per questo studio provengono tutti dal materiale che il team del Politecnico Federale di Zurigo ha raccolto sul posto con l’aiuto dei colleghi delle Università di Milano e di Bari. A questo scopo, hanno cercato i siti corrispondenti dove i depositi vulcanici delle quattro eruzioni sopra menzionate sono esposti in superficie e sono accessibili per il campionamento.

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Gli intervalli si accorciano da 4mila a ogni mille anni circa

Utilizzando le età di cristallizzazione dei granati, i ricercatori possono ora dimostrare che il tipo di magma più esplosivo nel Vesuvio (il cosiddetto magma “fonolitico“) viene immagazzinato in un serbatoio nella crosta superiore per diverse migliaia di anni prima che l’afflusso di magma più primitivo, e più caldo, dalla crosta inferiore scateni un’eruzione.
Per i due eventi preistorici, i ricercatori hanno determinato che il magma fonolitico è rimasto nella camera per circa 5.000 anni. Prima delle eruzioni del periodo storico, è stato immagazzinato in questo serbatoio soltanto per circa 1.000 anni.
Per tutte le eruzioni, il tempo di residenza del magma fonolitico nella camera crostale superiore coincide con i periodi di quiescenza del Vesuvio.
“Pensiamo che sia probabile che un grande corpo di magma fonolitico nella crosta superiore abbia bloccato la risalita di magma più primitivo e più caldo dai serbatoi più profondi”, dice Bachmann. “Il Vesuvio ha un sistema idraulico abbastanza complicato”, aggiunge con un sorriso.
Sotto il vulcano, ci sono diverse camere di magma collegate da un sistema di “tubi”. La camera superiore, che è critica per le eruzioni, si riempie di magma da una delle camere inferiori in un lasso di tempo abbastanza breve.

In questo ambiente più freddo, il magma si raffredda e si cristallizza, portando a cambiamenti chimici della fusione residua (un processo chiamato “differenziazione magmatica“). Gli esperti chiamano il magma “differenziato” del Vesuvio “fonolite”.
Ad un certo punto (probabilmente ad intervalli relativamente regolari), un magma più primitivo, o “mafico“, fluisce nella camera superiore da profondità maggiori.
Questa ricarica porta ad un aumento della pressione all’interno della camera, che può forzare il magma fonolitico verso l’alto, potenzialmente fino alla superficie, dando inizio ad un’eruzione.
Un serbatoio di magma fonolitico sembra essere quasi sempre esistito sotto il Vesuvio negli ultimi 10.000 anni. Tuttavia, la domanda è se oggi esso possa alimentare una pericolosa eruzione come quella di 3’950 anni fa o quella del 79 dopo Cristo.

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Accumulo di magma piuttosto improbabile oggi nel serbatoio

Le indagini sismiche indicano che c’è effettivamente un serbatoio ad una profondità di circa sei-otto chilometri sotto il Vesuvio. Tuttavia, la composizione del magma che contiene (cioè, se è più fonolitico o più mafico) non può essere determinata usando la tecnologia sismica.
Poiché il Vesuvio produce magma prevalentemente mafico dal 1631, i ricercatori ritengono improbabile che la fonolite differenziata si stia attualmente accumulando.
“L’ultima grande eruzione del 1944 risale a quasi ottant’anni or sono, il che potrebbe essere l’inizio di un periodo di quiescenza prolungato durante il quale il magma differenziato può accumularsi. Tuttavia, un’eruzione pericolosa, paragonabile a quella del 79 dopo Cristo, ha probabilmente bisogno che il periodo di quiescenza duri molto più a lungo”, aggiunge Wotzlaw.

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“Niente dovrebbe essere attualmente presente sotto il Vesuvio”

Se il magma prevalentemente mafico dovesse venire espulso nei prossimi decenni, questo potrebbe indicare che il corpo di magma rilevato dalle indagini sismiche non è composto da magma differenziato e che niente è attualmente presente sotto il Vesuvio.
“Ecco perché pensiamo che sia più probabile che una grande eruzione esplosiva del Vesuvio si verifichi soltanto dopo un periodo di quiescenza della durata di secoli”, dice Bachmann.
Wotzlaw aggiunge: “Tuttavia, eruzioni più piccole, ma ancora molto pericolose come quella del 1944 o anche quella del 1631, potrebbero verificarsi dopo periodi più brevi di quiescenza”.
E ancora: “Una previsione accurata delle dimensioni e ‘dello stile’ delle eruzioni vulcaniche non è finora possibile. Tuttavia, il risveglio dei serbatoi di magma sotto i vulcani sono ora riconoscibili grazie al continuo monitoraggio“.

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Monitoraggio ravvicinato e un piano ad hoc per le evacuazioni

Per evitare brutte sorprese, il Vesuvio e la sua attività, insieme al suo “fratello maggiore” più a ovest, i Campi Flegrei, sono monitorati ventiquattr’ore su ventiquattro.
Per esempio, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia italiano misura ogni terremoto intorno ai vulcani, analizza i gas emessi dalle fumarole e osserva le deformazioni del suolo, che sono indicatrici dell’attività sotterranea.
C’è anche un piano d’emergenza che delinea come evacuare la grande area metropolitana di Napoli se la sorveglianza concludesse che un’eruzione è imminente.

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