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Tutti i metodi per prevedere un terremoto (e perché ancora non funzionano)

La mappatura del sottosuolo, il controllo del radon, quello degli animali, quello del campo magnetico. Tutti i metodi per prevenire un terremoto (che tuttavia...)

Scienziato e divulgatore. Faccio ricerca in astrofisica e spazio sia in Italia che all'estero. Sono professore di astronomia presso l'Istituto Universitario di Studi Superiori di Pavia e ho lavorato all'organizzazione di numerose missioni spaziali. Accademico dei Lincei e membro dell’Accademia di Francia, sono tra gli scienziati più autorevoli nella ricerca astrofisica e spaziale. Dal 2007 al 2008 sono stato Presidente dell'Agenzia Spaziale Italiana. Nel luglio 2010 sono stato eletto, primo italiano, presidente del Cospar, il comitato mondiale della ricerca spaziale. Dall’agosto 2011 sono Presidente dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. Sono molto attivo nella divulgazione con libri, articoli, conferenze e programmi televisivi.

Incredibile, ma vero (e anche crudele, in questi giorni). Se non ci fossero i terremoti, non ci sarebbe vita sulla Terra. Il nostro pianeta è una palla calda dentro, con un nucleo che è fuso, in parte grazie al calore originale di formazione, 4,65 miliardi di anni fa, in parte per il decadimento di pesanti nuclei radioattivi, come uranio o torio, pian piano affondati verso il centro.

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TETTONICA A ZOLLE

La combinazione di termodinamica e gravità fa il resto. Dal centro, il materiale caldo viene verso la superficie e fa muovere i pezzi di crosta superficiale. Anche se simile, questa “tettonica a zolle” è più complicata da capire che non i moti convettivi dell’acqua per la pastasciutta, a causa della presenza di forti disomogeneità di composizione, della rotazione terrestre, del campo magnetico e così via. C’è voluto del tempo per arrivarci.

La chiave fu l’osservazione della carta geografica per le due rive dell’Atlantico a sud dell’equatore. L’incastro perfetto dei profili costieri, orientale per l’America del Sud ed occidentale per l’Africa, suggerì la teoria della deriva dei continenti, confermata e accettata solo da poco più di mezzo secolo. Sì, i continenti, o meglio, le placche continentali, le “zolle“, spinte da sotto, si muovono e, inevitabilmente, finiscono per scontrarsi. Così nascono le catene di montagne, dalle Alpi all’Himalaya, mentre dalle spaccature tra le placche sale il caldo che c’è dentro, cioè i vulcani, di solito allineati in lunghe file, come intorno alla costa orientale dell’Asia.

Si può calcolare che se la tettonica a zolle, con i suoi moti convettivi dal profondo, si fermasse anche solo per dieci milioni di anni, scomparirebbe per “fame” ogni forma di vita sulla Terra

È il materiale che sale dal profondo a portare in superficie sempre nuovi elementi, ancora vergini di interazioni con l’atmosfera e con la biosfera, pronti a rinnovare il parco di nutrienti disponibili, anche per noi. Questo meccanismo non solo spiega perché il vino dell’Etna (per esempio), fatto da vigne radicate nella lava, è così buono. Più in generale, si può calcolare che se la tettonica a zolle, con i suoi moti convettivi dal profondo, si fermasse anche solo per dieci milioni di anni, scomparirebbe per “fame” ogni forma di vita sulla Terra. Grazie tettonica.

Ma sono i moti del materiale terrestre vicino alla superficie (diciamo 100 km, contro i 6300 circa del raggio terrestre) a generare le tensioni e le spinte all’origine dei terremoti. Purtroppo, al nostro pianeta non interessa niente di quei pochi atomi di vita sulla sua superficie, né che i suoi normali assestamenti geofisici distruggano qualcuno di quegli esserini e tutto quello che hanno costruito.

Maledetta tettonica? No, la vita del nostro pianeta continuerà indisturbata per miliardi di anni e con lei la tettonica, almeno finché ci sarà abbastanza calore all’interno.

Invece su Marte, per esempio, che è più piccolo della Terra, il raffreddamento è più avanzato, non ci sono più vulcani attivi, ci sono pochissimi terremoti e la vita, se c’è stata, è probabilmente estinta.

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LA CHIAVE GEOFISICA

Per noi implumi bipedi terrestri la chiave è proprio la geofisica. Dobbiamo studiare a fondo la fisica della Terra ed arrivare, se non a controllare (impossibile sul piano energetico), almeno a predire dove e quando avverranno i terremoti. È un po’ come il caso del clima atmosferico, una storia di successo: non riusciamo ancora a controllarlo, ma sappiamo dire abbastanza bene dove e quando pioverà. E se da decenni abbiamo previsioni più precise di quelle dei calli del nonno è perché abbiamo studiato la fisica della atmosfera dallo spazio.

Per la geofisica, un primo aiuto molto importante viene, guarda un po’, dalla astronomia. Le stelle, e le galassie, lontanissime, stanno a guardare quello che succede sulla Terra ma forniscono un utile punto di riferimento. Puntando la stessa galassia nello stesso momento con due speciali telescopi radio sulla Terra, lontanissimi tra di loro, ed usando la posizione della galassia come punto di riferimento, una tecnica astronomica ad hoc permette di misurare con altissima precisione le posizioni relative dei due strumenti. Ripetendo l’osservazione, si misura il moto delle placche sulle quali sono costruiti i radiotelescopi, con una precisione di pochi millimetri all’anno.

MAPPATURA DEL SOTTOSUOLO

In Italia, per esempio, l’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) ha un radiotelescopio a Noto, nel sud della Sicilia, che, lavorando con altri strumenti, misura il moto della placca Africana che spinge contro quella Europea (“il continente”), al ritmo di un centimetro all’anno. È evidente come una rete di strumenti del genere permetta di mappare sulla Terra i punti di massimo stress, cioè quelli dove i terremoti sono più probabili. Esistono anche altri metodi di indagine diretta e più localizzata per la mappatura del sottosuolo in profondità, con carte tridimensionali sotterranee disponibili praticamente per tutta l’Italia (compresa, per esempio, l’Emilia).

Ma se così riusciamo ad avere una idea abbastanza precisa di dove i terremoti possano avvenire con maggiore probabilità, anche se sempre di probabilità si tratta, molto, ma molto più difficile è prevedere quando il terremoto colpirà. Qui brancoliamo nel buio, dal medioevo all’era spaziale.

A parte i cani che ululano o i gatti che scappano, segnali dubbi e comunque non tali da permettere l’evacuazione di una città, in Cina (e forse non solo) da sempre si usa osservare la variazione di livello dell’acqua nei pozzi. In fondo, data una rete abbastanza grande ed abbastanza affidabile di osservazioni contemporanee, un minimo di fondamento il metodo ce l’ha, ma proprio un minimo se pensiamo alla profondità dei pozzi (pochi metri), alla profondità media degli eventi sismici (molti chilometri), alle variazioni della composizione del terreno, piogge, ecc. Non ci sono comunque prove, da Marco Polo in poi, che il metodo abbia mai funzionato.

IL METODO DEL RADON

Leggermente più scientifico è il metodo delle fughe di radon, che creò inutili polemiche dopo il terremoto dell’Aquila del 2009. Il radon è un gas pesante e radioattivo e per questo facilmente rivelabile. Intrappolato, anche in profondità, nelle rocce, talvolta sfugge attraverso fessure, ed è, tra l’altro, potenzialmente pericoloso in alte concentrazioni. Un aumento significativo e localizzato della emissione superficiale di radon potrebbe far pensare a spostamenti profondi della roccia, potenziali prodromi di un terremoto. Anche qui, non ci sono prove definitive che il metodo funzioni.

CAMPO MAGNETICO

Il metodo “spaziale è dovuto, in origine, alla fantasia di fisici russi, e riguarda il campo magnetico terrestre che, naturalmente, permea tutte le rocce, dalla superficie in giù. Una variazione improvvisa e localizzata del campo magnetico potrebbe, anche lui, far pensare a movimenti sotterranei. Solo che per rivelare variazioni, magari piccole ma improvvise, del campo magnetico, i fisici hanno pensato di osservarle quando sono amplificate, cioè nello spazio. Il campo magnetico, uscito dalla superficie, crea una specie di sfera protettiva intorno al pianeta (un altro dei fattori che permettono la vita sulla Terra). Nella bolla magnetica che ci contiene vengono anche “intrappolate” particelle cariche, per esempio elettroni, che passavano di lì. Ebbene, se varia il campo profondo, ancora di più varia quello nello spazio, a centinaia di chilometri da terra e varia quindi la quantità di particelle intrappolate, che sappiamo rivelare molto bene, in linea di principio, dato il satellite giusto, al posto giusto, nel momento giusto.

Fu un incubo, all’Agenzia Spaziale Italiana, cercare di capire, qualche anno fa, se questa idea fosse una genialità o una bufala. Alla fine, fatti alcuni tentativi, si capì che no, non avevamo in mano il modo sicuro di prevedere i terremoti, neanche lontanamente. A parte la fisica, che è giusta in teoria, sono troppe le difficoltà pratiche di misura ed interpretazione. Anche qui, nessun risultato concreto.

GLI EFFETTI DI UN TERREMOTO

In un altro modo, dallo spazio abbiamo risultati molto concreti, invece, sugli effetti dei terremoti. Con l’osservazione della Terra con speciali radar orbitanti, per esempio, sempre dall’ASI sono venute mappe chiare e molto precise dello spostamento del terreno dopo gli eventi dell’Aquila e di quello recente in Emilia. Osservazioni utilissime per l’interpretazione del sisma e molto altro, ma non previsioni. L’unica interessante eccezione è l’osservazione, con questo metodo, del profilo altimetrico dei vulcani: prima di una eruzione, per esempio, l’altezza dell’Etna aumenta fino a tre centimetri. Misura impossibile da fare da Terra, ma possibile dallo spazio e perfettamente correlata con le eruzioni.

Prevedere una eruzione di un vulcano è certo molto più facile che prevedere un terremoto nel tempo in un punto qualunque della Terra (compresi i terremoti sottomarini che poi fanno gli tsunami), ma forse il metodo spaziale è degno di attenzione.

La Terra è una palla calda dentro, dicevamo. È anche, finora, l’unico posto che conosciamo dove ci sia la vita, possibile perché siamo alla distanza giusta dalla stella giusta, ma anche grazie a fattori come l’atmosfera, il campo magnetico e, appunto, la tettonica. Per centinaia di migliaia di anni siamo vissuti ed evoluti sulla Terra convivendo in pace con la tettonica ed i relativi terremoti essenzialmente perché non sapevamo ancora mettere niente di solido sopra le nostre teste. Adesso, per favore, impariamo a rendere stabile quello che mettiamo sopra le nostre teste, soprattutto in Italia. Forse riusciremo un giorno a prevedere i terremoti e salvare vite umane, ma certo non riusciremo mai a fermarli.

GIOVANNI BIGNAMI

Milano, 5 giugno 2012

7 risposte a “Tutti i metodi per prevedere un terremoto (e perché ancora non funzionano)”

  1. Corrado Mastropietro scrive:

    Bellissimo articolo. Ogni tanto un po’ di scienza… visto che in questi giorni sui terremoti si sentono delle bufale pazzesche.

  2. adriano scrive:

    Ottimo,soprattutto il finale.Le costruzioni devono essere adeguate alle previsioni di scala dei terremoti.Oltre la prevenzione è inutile speculare.Anche se riuscissimo a prevedere i problemi non cambierebbero,a meno di non pensare alla follia dell’evacuazione di intere città.Utopia per utopia oltre a capire la casa attuale conviene pensarne  una nuova più sicura,anche se le dimensioni di scala sono troppo lontane dalla nostra umanità.

  3. Leucio Ricci scrive:

    “Forse riusciremo un giorno a prevedere i terremoti e salvare vite umane, ma certo non riusciremo mai a fermarli.”

    una chiusura perfetta!

  4. EmanueleEMC scrive:

    In un mare di informazioni superficiali (anche da fonti autorevoli) finalmente un articolo serio. Vorrei inoltre porre un quesito relativo alla previsione: una rilevazione capillare sul territorio può essere di aiuto agli studi scientifici in materia?

    Dico questo perché in un concorso sul mio blog di progettazione elettronica, un progettista ha realizzato un lampione gsm, abbinarci un mems avrebbe un costo irrisorio ma praticamente si potrebbe avere un sensore sismico in ogni lampione.

    Se serve, è fattibile….

  5. mary scrive:

    Si bell’articolo.. peccato che viene citato l’INAF e nenache per sbaglio l’INGV ovvero l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia che pure di Terremoti, vulcani e campo magnetico si occupa!

  6. Radio Emissions Project scrive:

    Il futuro della ricerca scientifica sulla previsione dei terremoti e tutta italiana. Io sono un ricercatore che ha fondato nel Febbraio 2009 il Radio Emissions Project, un progetto di ricerca scientifico appositamente concepito per studiare le anomalie del fondo geomagnetico terrestre e, più esattamente, i cosiddetti precursori sismici di tipo elettromagnetico: emissioni radio con frequenza estremamente bassa (banda ELF) visibili, e cioè, rilevabili prima dei terremoti. Da alcuni anni il mio staff collabora con il Prof Valentino Straser, geologo di fama internazionale, ricercatore associato dell’International Earthquake and Volcano Prediction Center” (il primo Centro Internazionale per la previsione scientifica dei terremoti, con sede a Orlando, in Florida – http://www.ievpc.org) che all’inizio del mese è stato invitato al 34° Congresso Internazionale di Geologia svoltosi a Brisbane, Australia, per parlare con autorevolezza, scientificità e serietà di fronte alla comunità scientifica mondiale dei recenti progressi acquisiti nell’ambito della ricerca sulla previsione dei terremoti. Il compito del Prof. Straser all’interno del centro internazionale per la previsione dei terremoti è quello di occuparsi, a livello mondiale, della ricerca sulla previsione dei terremoti attraverso l’analisi del fondo geomagnetico (i dati derivano spettrogrammi che realizza la stazione di monitoraggio geomagnetico del mio progetto) e del campo magnetico interplanetario (IMF).

    In questi anni abbiamo compreso che è l’attività solare a creare le condizioni affinché si generano dei sismi. Il Radio Emissions Project ha correlato la presenza di intensi incrementi del fondo geomagnetico ai sismi M6+. In pratica i terremoti che hanno un’elevata magnitudo sono sempre preceduti da importanti variazioni del fondo geomagnetico, e stiamo osservando che la correlazione riguarda anche la densità protonica ed elettronica del vento solare (che di per sé è correlata alla variazione del fondo geomagnetico). In pratica, prima che si verificano dei sismi M6+ è possibile notare delle importanti variazioni del fondo geomagnetico e delle costituenti sub-atomiche del vento solare… Questi fenomeni ci consentono di esegeuire delle previsioni sismiche molto affidabili sia a breve termine, che a lungo termine (con un margine di errore maggiore rispetto alle previsione di breve termine). Tutti i sismi M6+ verificatisi dall’11 Marzo 2011 ad oggi, sono sempre stati seguiti da questi tipi di variazione.

    Ciò che ancora non siamo in grado di computare è il distretto sismico nel quale il terremoto avverrà; ma è solo questione di tempo e in futuro ci sarando importanti novità… Stiamo lavorando… Questo tipo di ricerca, per ora, è condotta solo in Italia ed unicamente dal nostro gruppo di ricerca che si autofinanzia. Vorrei ricordare, a chi non lo sapesse, che i primi studi seui PSE sono stati condotti a partire dal 1925, quindi quando si parla di precursori sismici non si fa riferimento a dei fantasmi, ma dei fenomeni di varia natura, nel nostro caso di tipo elettromagnetico, che è possibile rilevare con apparecchiature radio che sono alla portata di tutti.

    Per quanto riguarda Giampaolo Giuliani, mi dispiace per gli scettici e i negazionisti: ma ha ragione. Infatti, anche Giuliani ha notato una correlazione sismogenetica con le caratteristiche dell’orbita terrestre e quindi con la distanza terra-sole (Perielio e Afelio). Non possiamo dargli torto.

    Cordiali saluti.

    Gabriele Cataldi
    http://www.ltpaobserverproject.com

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