Long-term seismic background level variations are consistent with volcanic activity at Kusatsu-Shirane volcano, Japan
Questo studio dimostra che l'analisi dei livelli di fondo sismico a lungo termine su un periodo di 20 anni presso il vulcano Kusatsu-Shirane rivela efficacemente l'attività vulcanica, inclusi l'apporto di fluidi e gli episodi di instabilità, anche quando i segnali sismici o di deformazione tradizionali sono deboli o assenti.
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I vulcani non sono semplicemente montagne che eruttano; sono sistemi complessi e pulsanti dove calore, gas e acqua interagiscono nel profondo del sottosuolo molto prima che la superficie mostri qualsiasi segno di problemi. Per gli scienziati che cercano di prevedere quando un vulcano potrebbe risvegliarsi, la sfida consiste spesso nel trovare un segnale nel rumore. Il terreno non è mai veramente immobile; emette un ronzio costante, fatto di vibrazioni a bassa frequenza causate dal vento, dalle onde dell'oceano e dall'attività umana. Questo ronzio di fondo solitamente maschera i deboli e sottili tremori che potrebbero indicare che un vulcano si sta preparando a eruttare. Per vedere il futuro di un vulcano, i ricercatori devono imparare ad ascoltare questi sussurri silenziosi nascosti nel fragore della terra.
A Kusatsu-Shirane, un vulcano attivo nel Giappone centrale, un team di ricercatori ha trascorso due decenni ad ascoltare questi sussurri. Questo vulcano è noto per le improvvise esplosioni guidate dal vapore, chiamate eruzioni freatiche, che avvengono quando l'acqua sotterranea si trasforma istantaneamente in vapore a contatto con la roccia calda. Questi eventi possono verificarsi con poco preavviso, rendendo cruciale lo studio dei suoi periodi di quiete. I ricercatori si sono concentrati su una misurazione specifica chiamata livello sismico di fondo. Pensate a questo come al volume di base del ronzio della terra. Analizzando statisticamente oltre vent'anni di registrazioni continue provenienti da sensori sepolti vicino al cratere principale del vulcano, sono stati in grado di filtrare il rumore casuale e isolare la vibrazione costante e sottostante del terreno stesso. Hanno scoperto che questo ronzio di fondo non rimane costante; sale e scende in modi che raccontano una storia su ciò che accade nel profondo del cratere.
Lo studio ha rivelato che questa vibrazione di fondo è un barometro sensibile dell'attività vulcanica. Durante due periodi significativi di instabilità nel 2014 e nel 2018, il ronzio di fondo è diventato sensibilmente più forte. Tuttavia, la tempistica di questo aumento ha offerto una sorpresa inaspettata. Nel 2014, il ronzio ha iniziato a salire solo dopo che il vulcano aveva già iniziato a scuotere il terreno con terremoti più frequenti. La vibrazione sembrava essere una reazione all'attività che era già iniziata. Al contrario, durante l'instabilità del 2018, il ronzio di fondo ha iniziato ad aumentare mesi prima che i terremoti diventassero frequenti. Questo allarme precoce suggerisce che il sistema interno del vulcano stava cambiando in un modo che i monitor dei terremoti standard non avevano ancora rilevato. I ricercatori hanno anche notato che il "suono" della vibrazione cambiava a seconda di quali sensori stavano ascoltando. Nel 2014, le vibrazioni sembravano provenire da una posizione, mentre nel 2018, la fonte sembrava essersi spostata in un punto diverso, più vicino al cratere. Questa differenza implica che il vulcano non si comporta allo stesso modo ogni volta che si risveglia; il percorso che il calore e i gas compiono verso la superficie può variare.
Anche quando il vulcano non era in uno stato di alta allerta, il ronzio di fondo continuava a raccontare una storia. I ricercatori hanno scoperto che i livelli di vibrazione salivano e scendevano in sincronia con piccoli cambiamenti visibili in superficie, come il cambiamento di colore dell'acqua nel lago craterico o la comparsa di nuove bocche di vapore. Questi cambiamenti sottili, che potrebbero sfuggire ad altri metodi di monitoraggio, erano chiaramente riflessi nei dati sismici. Il team ha concluso che queste vibrazioni sono probabilmente causate dal movimento di fluidi vulcanici — acqua calda e gas — che interagiscono con il sistema idrico sotterraneo sotto il cratere. Mentre questi fluidi si muovono e gorgogliano, generano un tremore continuo a basso livello che i sensori riescono a captare.
La portata di questo lavoro risiede nella sua capacità di vedere l'invisibile. Tracciando il ronzio di fondo, gli scienziati possono rilevare la presenza di fluidi vulcanici anche quando non ci sono forti terremoti o deformazioni del suolo a segnalare il pericolo. Lo studio suggerisce che questo metodo fornisce un modo nuovo e affidabile per monitorare lo stato di salute di un vulcano su lunghi periodi. Dimostra che il quieto ronzio della terra non è solo rumore da ignorare, ma un segnale vitale che può rivelare i movimenti nascosti di magma e gas molto prima che si verifichi un disastro. Per le persone che vivono vicino a Kusatsu-Shirane, e per i vulcanologi di tutto il mondo, imparare a leggere questo linguaggio sottile del terreno potrebbe fare la differenza tra un'eruzione improvvisa e un avviso tempestivo.
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