Imaging shallow magma storage and fluid pathways beneath Aso volcano using ambient-noise tomography
Utilizzando la tomografia del rumore ambientale su una rete temporanea di sismometri, i ricercatori hanno immaginiato una zona di stoccaggio magmatico superficiale e pressurizzata e un condotto idrotermale sovrastante sotto il cratere Nakadake del Monte Aso, rivelando come queste strutture facilitino il trasporto di fluidi e generino tremori vulcanici.
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Immaginate la crosta terrestre non come una roccia solida e inflessibile, ma come una gigantesca pentola a pressione che ribolle. Sotto terra, rocce fuse (magma) e fluidi caldissimi sono in costante movimento, cercando una via per raggiungere la superficie. A volte, rimangono intrappolati in sacche nascoste, accumulando pressione come il vapore in un bollitore. Se questa pressione diventa troppo alta, il "bollitore" può esplodere, portando a un'eruzione vulcanica. Gli scienziati desiderano da tempo vedere dentro queste pentole a pressione per capire come funzionano, ma la Terra è opaca; non possiamo semplicemente fare una radiografia a un vulcano. Invece, usano un trucco astuto chiamato "tomografia del rumore ambientale". Pensate a questo come al tentativo di capire la forma di una stanza ascoltando l'eco di un ronzio costante e basso (come il traffico o il vento) che rimbalza sulle pareti. Posizionando molti microfoni (sismometri) attorno a un vulcano e ascoltando come queste vibrazioni naturali viaggiano attraverso il terreno, gli scienziati possono mappare dove la roccia è dura e dove è tenera, crepata o piena di fluidi. Questo è importante perché se riusciamo a mappare la "tubatura" di un vulcano, potremmo essere in grado di prevedere quando sta per esplodere, salvando potenzialmente vite e proprietà.
Ora, facciamo uno zoom sul Monte Aso, uno dei più grandi vulcani a caldera attivi al mondo, situato in Giappone. È un sistema massiccio con una storia di super-eruzioni, ma recentemente la sua attività si è concentrata su un cratere centrale più piccolo chiamato Nakadake. Per anni, gli scienziati sapevano che accadeva qualcosa di strano sottoterra, ma le mappe erano sfocate. In questo studio, un team di ricercatori ha deciso di ottenere un'immagine molto più nitida. Hanno allestito una rete temporanea di 40 sismometri attorno al vulcano e hanno ascoltato il ronzio naturale della Terra per circa 35 giorni. Utilizzando un metodo che tratta il terreno come un gigantesco strumento musicale, hanno creato una mappa 3D ad alta risoluzione della velocità delle onde S (la velocità con cui le onde di taglio attraversano la roccia) fino a circa 5 chilometri di profondità.
Ciò che hanno scoperto è come scoprire l'architettura segreta della cucina di un vulcano. Per prima cosa, hanno individuato una distinta "blob" a forma di uovo di roccia molto tenera situata tra 2,5 e 4,5 chilometri sotto il cratere di Nakadake. In questa zona, la roccia si muove molto lentamente (circa 1,5 km/s), il che suggerisce che la roccia non sia solo solida; è altamente fratturata e pressurizzata, probabilmente contenente un mix di fluidi vulcanici e gas. Gli autori suggeriscono che questa sia una zona di stoccaggio del magma superficiale. Non è un enorme bacino aperto di lava, ma piuttosto simile a una spugna fatta di roccia crepata che sta assorbendo fluidi caldi. Poiché la roccia è così crepata e pressurizzata, può espandersi o restringersi facilmente, il che spiega perché il suolo a volte si gonfia e si sgonfia.
Sopra questa "spugna", il team ha trovato una struttura stretta e verticale a forma di tunnel che si estende verso la superficie. Questo sembra essere un condotto di fluido, un tubo che incanala i fluidi pressurizzati dalla zona di stoccaggio verso il cratere. La roccia qui è anch'essa molto lenta, suggerendo che sia piena di crepe aperte. È probabile che sia qui che vengono generati i tremori a "periodo molto lungo" (un tipo di rombo a bassa frequenza), mentre il gas risale attraverso questo stretto tubo. Infine, proprio sotto il cratere, la roccia è la più tenera di tutte, con velocità che scendono a circa 1 km/s. Questo strato superiore è interpretato come una zona di roccia intensamente alterata e una fitta rete di crepe, probabilmente riempita di acqua calda e acida.
Il documento suggerisce anche una storia affascinante su ciò che accade ai fluidi mentre salgono. In profondità, i fluidi sono probabilmente in uno stato "supercritico" — una fase strana e densa, che non è né completamente liquida né completamente gassosa. Mentre salgono nella zona di stoccaggio più superficiale, la pressione diminuisce e potrebbero trasformarsi improvvisamente in gas. Questo cambiamento di fase causa una massiccia espansione di volume, che aumenta la pressione nella zona di stoccaggio di roccia crepata e spinge il gas nel stretto condotto. Questo processo sembra essere il motore che guida l'attuale attività del vulcano.
Interessante è che lo studio ha anche esaminato l'area circostante e ha trovato zone a bassa velocità che si allineano con le note linee di faglia, inclusa quella che ha causato un grande terremoto nel 2016 nelle vicinanze. Ciò suggerisce che il sistema di tubature del vulcano è collegato alle più ampie crepe tettoniche della crosta terrestre. Sebbene lo studio non pretenda di aver risolto il mistero del Monte Aso per sempre, fornisce una mappa molto più chiara del sistema di tubature superficiale. Gli autori suggeriscono che monitorando attentamente questa specifica zona di stoccaggio e i suoi cambiamenti di pressione, potremmo diventare più bravi a prevedere le future fasi di instabilità vulcanica. Menzionano persino che un nuovo esperimento di monitoraggio sta iniziando a osservare questa zona più da vicino, utilizzando gli indizi strutturali appena trovati per tenere d'occhio il battito cardiaco del vulcano.
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