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Super eruzioni vulcaniche, cosa accadrebbe alla Terra

Una super eruzione vulcanica non è di certo tra gli eventi naturali più probabili, almeno per il momento, eppure i paesi di tutto il mondo farebbero bene a preparare una strategia volta a fronteggiare anche questa evidenza. Ad affermarlo sono i ricercatori Warner Marzocchi e Paolo Papale all’interno di un nuovo studio, che ha trovato spazio sulle pagine della rivista Science e descrive i possibili effetti di un’eventuale super eruzione al giorno d’oggi. Questo fenomeno non si verifica da circa 27.000 anni ed è probabilmente anche per questo motivo che “le società globali sono essenzialmente impreparate per un accadimento simile”, spiegano i due italiani.

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Etna – Sicilia

Eruzioni vulcaniche: episodi passati e conseguenze

Per capire le possibili conseguenze di una super eruzione, ovvero un’esplosione di un vulcano in grado di generare più di 1000 chilometri cubi di cenere, gli scienziati hanno analizzato fenomeni simili, anche meno intensi, verificatisi in precedenza. Ad esempio, i gas generati nel 1815 dall’attività del vulcano Tambora, nelle isole dell’Indonesia, portarono al cosiddetto “anno senza estate” in Europa. Tra i paragoni utili alla spiegazione Papale, dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, inserisce anche quanto provocato nel 2010 dal vulcano islandese Eyjafjallajökull, che se confrontato con una super eruzione “è stata un’inezia, eppure ha causato il blocco del traffico aereo per una settimana e più di tre miliardi di euro di perdite”. Stando ai parametri, inoltre, persino quella del Tambora non fu considerata una super eruzione, nonostante gli effetti.

Quando si può parlare di super eruzione

Per essere qualificata come ‘super’, infatti, un’eruzione dovrebbe raggiungere il livello 8 della scala Volcanic Explosivity Index (VEI). L’avvenimento più recente a rispondere a questi parametri è stato quello provocato dal vulcano Taupo, in Nuova Zelanda, 27.000 anni fa. Secondo quanto afferma lo studio ripreso da Science “una super eruzione potrebbe devastare un’area pari a quella del Nord America” e rappresenterebbe “un rischio esistenziale per l’umanità” a causa dei conseguenti eventi meteorologici e delle riserve di cibo che andrebbero perse. Proprio per queste ragioni, Papale e Marzocchi hanno stimato la possibilità di assistere a eventi estremi simili: in circa 100 anni, ci sono lo 0.12% di chance che si verifichi una super eruzione, probabilità che salgono al 3.6% se si parla di esplosioni meno violente, ma comunque in grado di sconvolgere il globo. “Sembrano cifre piccolissime, – afferma Papale – ma in realtà sono enormi se pensiamo alle possibili catastrofiche conseguenze”. Una considerazione che dovrebbe spingere le nazioni a collaborare per un piano di prevenzione comune, fondamentale per “difendere il livello di progresso e civiltà raggiunto dagli uomini”, conclude lo studio.

I 10 vulcani attivi più spettacolari

1. Etna, Sicilia. E’ il vulcano attivo più alto d’Europa con 3.350 metri d’altezza, un diametro di 45 chilometri e le pendici che arrivano fino al mare, a sud di Catania. L’ultima spettacolare eruzione dell’Etna risale all’estate del 2011 ma in realtà la lava incandescente zampilla con una certa continuità dal suo cratere sul fianco orientale mentre lapilli e cenere fuoriescono lungo la parete occidentale della valle del Bove, l’ampia conca sul versante orientale della montagna, a 1.600 metri di quota. A ogni eruzione il paesaggio dell’Etna cambia fisionomia, creando depressioni, gole più profonde e valli nuove; da lontano invece lo spettacolo della montagna, imponente con il suo cono fumante, regala sempre le stesse emozioni. D’inverno sul vulcano si scia su piste che regalano scorci sul mare di Taormina e, nei giorni più limpidi, sulle coste della Calabria; d’estate, invece, si sale in vetta su percorsi segnalati, sicuri e accessibili a tutti, da fare a piedi, in fuoristrada o in mountain bike, lungo vallate ricoperte di lava e sassi e tra foreste di castagni, faggi, pini e prati in fiore.

2. Stromboli, Sicilia. L’attività eruttiva dello Stromboli, il vulcano più attivo delle isole Eolie, regala spettacoli emozionanti e unici: la colata di lava solca la Sciara del fuoco, il ripido pendio di lapilli e scorie incandescenti, e sfrigola in mare che ribolle fino al largo. In anni di eruzioni nella parte alta della Sciara del fuoco si sono aperte molte bocche eruttive che hanno formato un ampio campo lavico, da dove si sono diramati diversi bracci di fuoco. Qui, lo spettacolo della lava incandescente è assicurato.

3. Eyjafjallajokull, Islanda. E’ il vulcano islandese dal nome impronunciabile che cinque anni fa ha bloccato il traffico aereo di mezza Europa per le dense nubi di polvere e detriti che ricoprivano il cielo. E’ il quinto dei ghiacciai islandesi per estensione – circa 100 chilometri quadrati – e sorge nella parte meridionale dell’isola, a nord del villaggio di Skógar. La parte terminale a sud del ghiacciaio-vulcano è ricoperta di cascate mentre due delle lingue del ghiacciaio, Gigjökull e Steinsholtsjökull, terminano in laghi glaciali dove si possono ammirare piccoli iceberg galleggianti.

4. Tavurvur, Papua Nuova Guinea. Si contano numerose eruzioni esplosive sull’isola della Nuova Britannia Est, in Papua Nuova Guinea: qui, nei pressi della città di Rabaul, il vulcano Tavurvur erutta ancora lava e cenere dal 2009, quando a causa di lava e magma incandescente vennero evacuati numerosi villaggi. L’eruzione più forte e spettacolare dell’ottobre del 2006 provocò la fuoriuscita di un pennacchio di ceneri che raggiunse una altezza di 18 chilometri e che ricadde in mare.

5. Kilauea, Hawaii. Nella lingua locale il nome del vulcano Kilauea, sull’isola di Hawaii, significa “nuvola di fumo che sale”: a sud di Hilo, il Kilauea è uno dei 5 vulcani e il più attivo dell’isola di Hawaii, la più recente e grande dell’arcipelago. Le continue eruzioni del vulcano, basso e poco pendente, provocano fuoriuscite di fuoco e lava nelle acque bollenti del Pacifico, che si trasformano in immense nuvole di gas e di vapore. Fanno parte della grande caldera anche il Pu’uO’o, cono vulcanico attivo da trent’anni, e il cratere Halema’uma’u, perfettamente circolare.

6. Monte Merapi, Indonesia. Le eruzioni continue del monte Merapi, sull’isola di Giava, sono molto potenti e distruttive: è il vulcano più attivo dell’Indonesia e gli studiosi lo hanno catalogato come tra i più pericolosi al mondo, soprattutto per la presenza di numerosi villaggi sui pendii, coperti di vegetazione. Le fuoriuscite di magna e fuoco del vulcano conico sono, di conseguenza, spettacolari con colate di lava e, in molto tratti, di fango.

7. Krakatau, Indonesia. Anche le eruzioni del vulcano Krakatau, sull’isola indonesiana di Rakata, sono molto violente e pericolose. È stato documentato che l’eruzione del 27 agosto 1883 provocò quello che presumibilmente fu il rumore più forte mai udito sul pianeta, un boato avvertito a quasi a 5mila chilometri di distanza. Il vulcano da allora non ha mai smesso di sputare fuoco e cenere, liberando gas caldi, rocce e lava. L’ultima grande fuoriuscita risale al 2011 e la colonna di fumo non ha mai lasciato l’isola indonesiana.

8. Erta Ale, Etiopia. In Etiopia l’Erta Ale è il vulcano più attivo e spettacolare dell’omonima catena, nel triangolo africano di Afar. Le eruzioni sono continue e una spirale di fumo esce da un lago lavico all’interno del cratere. In realtà i laghi vulcanici sono due, a una profondità di 165 metri dal bordo del cratere: uno di cento metri di diametro molto attivo nel cratere settentrionale e un lago di 65 metri di diametro, meno attivo, in quello centrale. Dalle ultime eruzioni è ricomparso anche una lago dal cratere meridionale il cui livello cambia da un mese all’altro.

9. Tungurahua, Ecuador. Il suo nome in lingua quechua significa “gola ardente o di fuoco”: nelle Ande dell’Ecuador, a 140 chilometri da Quito, il Tungurahua è uno dei vulcani più potenti e in continua attività dal 1999. Da allora esplosioni di cenere, roccia e magma hanno terrorizzato gli abitanti dei circostanti villaggi, causando vittime e danni. Nel luglio 2013 le esplosioni hanno provocato lanci di cenere fino a cinque chilometri d’altezza.

10. Popocatepetl, Messico. E’ il gigante di fuoco, il grande vulcano messicano di 5.400 metri d’altezza, che sorge ad appena 70 chilometri a sudest di Città del Messico e che emette lava e cenere dall’età precolombiana. Il vulcano, che ha una forma conica con ghiacciai perenni vicino al cratere, è conosciuto soprattutto per gli antichi monasteri del XVI secolo costruiti sulle sue pendici, dichiarati nel 1994 Patrimonio dell’Umanità. L’ultima grande e spettacolare eruzione risale al 2011.

Struttura di un vulcano

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Spaccato strutturale di un vulcano.

Il vulcano è composto da una struttura a monte, detta cono vulcanico, al di sotto del quale si trova la camera magmatica, o bacino magmatico, che è un deposito temporaneo in cui il magma si raccoglie per un periodo di tempo prima di uscire. Il magma, i gas, i vapori e i materiali solidi passano nel camino vulcanico ed escono dai crateri vulcanici.

Oltre ad emettere lava, ovvero il materiale fluido che cola dai vulcani, privo di gas e avente temperature più basse del magma, un vulcano può anche fare uscire gas, cioè: anidride carbonica, idrogeno, anidride solforosa, vapore acqueo, o acqua juvenile, ed idrogeno solforato che è mortale. I materiali solidi che fuoriescono dal vulcano sono distinti in ceneri che sono particelle minuscole, lapilli al diametro da 1 a 4 cm e bombe vulcaniche, da pochi centimetri a qualche metro. Esistono due principali tipi di eruzioni:

  • Esplosive: il magma è viscoso e gassoso. Lapilli incandescenti vengono proiettati in aria;
  • Effusive: il magma è fluido e cola lungo le falde del vulcano.

Le eruzioni esplosive vengono classificate in base alla viscosità del magma, esistono le eruzioni: stromboliane, vulcaniche, pliniane, peleane. Un vulcano di tipo peleano è il vulcano di St.Helens, che dopo anni di quiescenza è tornato violentemente in attività nel 1980.

Un vulcano è attivo se negli ultimi 100 anni ha avuto almeno un’eruzione, quiescente se negli ultimi 100 anni non ha eruttato ma emette gas e vapori, spento se da diversi secoli non ha manifestato segni di attività (neanche l’emissione di gas e vapori).

L’eruzione vulcanica è innescata dallo stesso meccanismo che porta alla fuoriuscita dei geyser. Al raggiungimento del punto critico di fusione del magma, corrisponde una pressione critica che caratterizza l’eruzione. Il magma ha una notevole componente gassosa comprimibile (non solo la lava che è liquida e incomprimibile); per ogni gas esiste una pressione al di sopra della quale esso diviene liquido. Il vulcano è un sistema aperto che scambia massa con l’esterno, dove c’è la pressione atmosferica.

Per via di questo mancato isolamento, la pressione critica non può essere permanente e un suo rilascio causa un’espansione violenta.

Il lavoro che viene liberato è funzione del salto di pressione (massimo quando raggiunge la pressione critica) e del volume specifico raggiunto (minimo quando il gas liquefa).

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Gli aumenti di temperatura e pressione sono paralleli (la trasformazione è iso-termobarica), e possono essere indotti mediante delle onde elettromagnetiche a bassa frequenza. Infatti, le onde ad alta frequenza non sarebbero in grado di penetrare in profondità per scaldare il magma leggermente al di sopra del suo punto di fusione.

Studio dei vulcani

Per la loro grandiosità di manifestazione i vulcani erano oggetto di ammirazione, timore, curiosità e studio fin dall’antichità con diverse interpretazioni nate per spiegarne l’origine. Platone ammetteva l’esistenza di un fiume sotterraneo di fuoco, il Piroflegetonte, che nel vulcano trovava uno sfogo. Seneca indicava, quale causa di eruzioni e terremoti, la penetrazione dell’acqua nel sottosuolo: quando l’acqua raggiungeva la materia incandescente liberava vapore a forte pressione. Nel 79 d.C., Plinio il Giovane descrive l’eruzione del Vesuvio che seppellì Pompei, Ercolano e Stabia in cui perse la vita lo zio Plinio il Vecchio. Ma la vera scienza che studia i vulcani, la vulcanologia, nasce solo nel XVII secolo, quando i naturalisti si interessarono alle eruzioni del Vesuvio(1631) e dell’Etna (1669).

Eyjafjallajokull eruption,April 2010
Eyjafjallajokull eruption,April 2010

Tale scienza ottiene progressi decisivi con gli studi di Lazzaro Spallanzani, e quindi nel XIX secolo, con l’aiuto della petrografia. L’origine dei vulcani viene spiegata con varie teorie, di cui due importanti e opposte fra loro:

  • la teoria dei crateri di sollevamento di Christian Leopold von Buch;
  • la teoria dell’accumulazione esterna di Scrope e Spallanzani.

Nella teoria di von Buch, i vulcani sarebbero originati dal magma che solleverebbe gli strati esterni della terra formando dei coni, che poi si romperebbero in alto formando i crateri. Nella seconda, i vulcani sarebbero dovuti ad accumulo di materiale solido emessi o proiettati dal condotto vulcanico.

Il calore che viene prodotto all’interno esercita una pressione uniforme su tutta la crosta, e dove è più sottile cederebbe, facendo fuoriuscire il magma, causando la nascita dei vulcani. Senza trascurare poi il peso che esercita la zolla galleggiante sul magma per forza di gravità, secondo il principio di Archimede.

Riferimenti

  1. Luigi Leopardi e Mariateresa Gariboldi, Scienze Più, volume C (La Terra e l’ambiente), da I Fenomeni androgeni e l’interno della Terra
  2.  Scoperto il più grande vulcano della Terra, il massiccio Tamu, su gaianews.it, 6 settembre 2013. URL consultato il 5 ottobre 2017.
  3. Guglielmo Manitta, Orazio Silvestri e la vulcanologia dell’Etna e delle Isole Eolie, Il Convivio Editore, 2017, ISBN 978-8832740073..
  4. Vulcani in Italia, su Dipartimento delle Protezione Civile, http://www.protezionecivile.gov.it
  5. Vulcani antichi e atmosfera, su lescienze.espresso.repubblica.it.
  6. Tunable diode laser measurements of hydrothermal/volcanic CO2 and implications for the global CO2 budget.(PDF), su solid-earth.net.
  7. Flussi di CO2 nel versante Meridionale dell’Etna, su geologia.com (archiviato dall’url originale il 3 novembre 2012).
  8. La misura del flusso di CO2 dal suolo di un’area vulcanica, su earth-prints.org.
  9. Arctic “ozone hole” in a cold volcanic stratosphere, su pnas.org.
  10. Relazione Tra Degassamento Di Co2 Dai Suoli E Strutture Tettoniche…, su tesionline.it.
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