Campi Flegrei: un nuovo metodo per prevedere le eruzioni

L’area dei Campi Flegrei ripresa da un satellite

Di [F. Mu.]

Negli ultimi giorni, come ad ogni pubblicazione riguardante i Campi Flegrei, numerose testate giornalistiche hanno rilasciato articoli estremamente sensazionalistici in cui si paventa un’imminente eruzione di questa caldera.

Tutto questo clamore è sorto lo scorso 15 Maggio quando è stato pubblicato su Nature Communications un nuovo articolo di ricerca, prodotto da un gruppo di ricercatori dell’INGV e della University College of London. In questa pubblicazione viene esposta una nuova metodologia per poter prevedere le eruzioni di vulcani quiescenti attraverso un’analisi comparativa degli eventi sismici e delle deformazioni subite dal suolo. In questo studio, particolare attenzione è stata rivolta all’analisi dello sforzo a cui possono essere sottoposte le rocce in relazione allo sforzo massimo sostenibile, oltre il quale tutto il sistema vulcanico potrebbe entrare in eruzione.

Le rocce, quando sottoposte a sforzi che producono piccole deformazioni, si comportano in modo elastico ovvero si deformano proporzionalmente all’intensità dello sforzo subito e, all’eliminazione di quest’ultimo, recuperano la loro forma originale. Tuttavia, oltre una certa soglia di sforzo, il comportamento delle rocce diventa di tipo elasto-fragile e possono fratturarsi. Aumentando ulteriormente gli sforzi, la roccia si comporta unicamente in modo fragile, producendo numerose fratture in grado di connettere le zone profonde della caldera alla superficie, innescando così un evento eruttivo. Monitorando e studiando l’andamento simultaneo delle deformazioni e della sismicità si è quindi in grado di comprendere l’evoluzione del sistema da un comportamento elastico ad uno fragile.

I ricercatori hanno applicato tale approccio al caso dei Campi Flegrei, analizzando il fenomeno del bradisisma (periodico abbassamento e sollevamento del suolo di una zona vulcanica) che da centinaia di anni interessa questa zona campana. Dal 1950 ad oggi sono avvenuti 3 principali episodi bradisismici che hanno prodotto un sollevamento di oltre 4 metri nel porto di Pozzuoli e circa 26.000 terremoti.

In un’area come i Campi Flegrei, in cui si hanno ricorrenti fenomeni di sollevamento, il modello mostra come ogni ulteriore episodio bradisismico vada ad influenzare un sistema già modificato dagli sforzi prodotti dagli eventi precedenti. Questo comporta un’evoluzione del sistema molto più complessa e maggiormente critica, in quanto ciascun momento deformativo può seguire un cammino diverso.

Il Monte Nuovo, formatosi durante l’eruzione del 1538

Una volta che il sistema vulcanico ha subito grandi deformazioni cumulative è possibile che possa evolvere verso una completa fratturazione e, quindi, verso una probabile eruzione. In particolare, è stato possibile quantificare l’entità del sollevamento oltre il quale il sistema vulcanico potrebbe entrare in regime fragile e aumentare le probabilità di un evento eruttivo. Il sollevamento calcolato è compreso tra 6,25 e 12,5 metri, valori minori rispetto ai 17 osservati prima dell’ultima sua eruzione avvenuta nel 1538 (Eruzione del Monte Nuovo). Questa discrepanza potrebbe essere dovuta a diversità nelle caratteristiche meccaniche delle rocce deformate o alla presenza di meccanismi che possano ridurre la resistenza.

Una corretta applicazione di questo modello rende, tuttavia, necessario una buona conoscenza del reale stato fisico delle rocce nelle profondità del sottosuolo flegreo, in modo da comprendere quanto il sistema vulcanico sia vicino al punto critico. Per poter raggiungere questo obiettivo è necessario effettuare perforazioni profonde, utili per poter campionare e indagare le proprietà meccaniche non elastiche delle rocce nelle zone profonde del sistema.

In conclusione, l’area flegrea sta subendo in questo periodo sollevamenti non legati all’intrusione di nuove masse magmatiche nelle porzioni poco profonde della caldera, contrariamente a quanto è accaduto nel periodo 1982-1984. L’assenza di magma in queste zone è infatti testimoniata dalle evidenze geochimiche dei fluidi emessi dalle fumarole e dal particolare andamento delle deformazioni del terreno: si è infatti notato come negli ultimi anni sono avvenuti fenomeni di sollevamento e abbassamento del terreno non imputabili ad un magma in risalita. Tuttavia, l’attenzione deve continuare a rimanere alta poiché possibili future intrusioni di magma potrebbero produrre nuovi sollevamenti, maggiori rispetto a quelli osservati durante la crisi degli anni 70′-80′.I Campi Flegrei sono pur sempre una delle aree vulcaniche più a rischio del pianeta.

Fonti e approfondimenti:

Hacking e schiavismo tra le formiche

Di Dawidi, Johannesburg, South Africa – http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Ant_Receives_Honeydew_from_Aphid.jpg, CC BY 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2564013

Di Ivan Berdini [I.B.]

Le formiche sono animali estremamente comuni e nella maggior parte dei casi passano inosservate. Vengono notate di solito solo quando la loro presenza diventa un problema, per esempio durante l’invasione di una dispensa, e solo in quel caso ci si rende conto di quanto possano essere grandi e popolose le loro colonie. In realtà le formiche nascondono un mondo estremamente interessante che vale la pena di esplorare, per esempio: sapevate che alcune specie sono capaci di “mestieri” che hanno molto di umano? Ci sono specie infatti capaci di coltivare il proprio cibo (come le taglia-foglie del genere Atta, che si nutrono di un fungo da loro stesse coltivato) o addirittura di allevare del bestiame come le comuni Lasius niger, che allevano afidi che poi vengono “munti” della melata (foto in alto), di cui le formiche si nutrono. Ma ci sono comportamenti ancora più sorprendenti.

Sono state descritte oltre 12.000 specie di formica, ma tutte sono accomunate da una cosa: l’eusocialità. Si tratta della capacità di creare società particolarmente complesse e interconnesse che non hanno eguali nel mondo animale, tanto che per le formiche si parla addirittura di superorganismo. In pratica i legami tra ogni singolo individuo della colonia sono tali da rendere di fatto tutta la colonia un unico grande organismo, che nasce, si riproduce e muore dopo un periodo di senescenza.

Ogni colonia è strutturata in caste, che hanno dei compiti ben precisi: ci sono le operaie minori, che si occupano di tutti i lavori di gestione della colonia (ricerca di cibo, costruzione di nuove gallerie, nutrimento della regina e delle larve); le operaie maggiori (se presenti) si occupano della protezione della colonia e del trasporto di materiali pesanti, sono volgarmente note come “soldati”; la regina si occupa di deporre le uova ed è l’unico individuo fertile di tutta la colonia (di solito ne è presente una sola, ma esistono anche molte specie poliginiche e cioè caratterizzate dalla presenza di più regine per ogni colonia); l’ultima casta è quella degli alati, maschi e regine vergini, che si occupano della propagazione della specie. Tutta questa complessa organizzazione può funzionare solo grazie a un altrettanto complesso sistema di comunicazione e infatti le formiche comunicano tra loro per via chimica con feromoni e altre sostanze, il cui scopo è quello di coordinare il lavoro e lo sviluppo di tutta la colonia.

Operaia minore e operaia maggiore di Atta insularis (Di Ramiro Chaves – Opera propria, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2923884)

Sebbene possano esserci differenze abbastanza marcate da specie a specie, il ciclo vitale tipico di una colonia di formiche può essere così sintetizzato:

  1. Incontro di maschi e regine vergini di diverse colonie durante il “volo nuziale”.
  2. La regina trova un posto adatto per scavare il nido e si stacca le ali, poi scava la prima camera nella quale si nasconde e depone le prime uova. Durante tutto l’allevamento delle prime operaie non mangia e si mantiene riciclando i muscoli alari ormai inutili.
  3. Le prime operaie appena uscite dal bozzolo iniziano subito a cercare cibo e ingrandire il nido, nel frattempo la regina depone altre uova. Larve e regina sono accudite e nutrite dalle operaie.
  4. La colonia cresce finché non accumula sufficienti risorse per produrre a sua volta alati (maschi e regine vergini) che vengono rilasciati in un momento ben preciso dell’anno, insieme a tutti quelli delle altre colonie della stessa specie. Questa azione è chiama sciamatura e consente di propagare la specie fondando nuove colonie e chiudendo il ciclo.
  5. Dopo alcuni anni la regina muore di vecchiaia e la colonia inizia il declino fino alla completa estinzione per mancato reintegro delle operaie, perché nessuno depone più uova per sostituire quelle che muoiono.

Esistono delle vistose eccezioni a questo ciclo vitale, come per esempio quella rappresentata dal parassitismo sociale. Si tratta di una forma molto particolare di parassitismo dove sia l’ospite che il parassita sono intere società e non singoli individui.

Il caso forse più impressionante è quello della dulosi, meglio nota come “schiavismo”. La regina di una specie schiavista infatti, dopo il volo nuziale, non cerca un posto per fare il nido ma invece ne cerca uno già avviato di una specie compatibile. Una volta trovato, la regina uccide un’operaia isolata e si strofina su di essa per assumerne l’odore, così può intrufolarsi nella colonia. Una volta all’interno trova la regina legittima e la uccide, prendendone poi il posto. Per fare ciò inizia a produrre massicce quantità dei feromoni della specie ospite per farsi accettare come regina, in pratica è come se violasse e ingannasse la rete di comunicazione chimica della colonia.

Affinché questo “hacking biologico” vada a buon fine è necessario però che la specie ospite e quella parassita siano strettamente imparentate, in modo che i loro rispettivi feromoni siano molto simili tra loro.

Le operaie della colonia ospite allevano le uova della regina parassita, dalle quali si sviluppano operaie incapaci di fare qualunque cosa e che vengono addirittura imboccate da quelle ospiti. Queste formiche hanno una morfologia molto particolare, come per esempio mandibole affilate a forma di sciabola, che le rende più adatte al combattimento che al lavoro.

La loro funzione diventa chiara quando il numero di operaie ospiti inizia a diminuire per la loro naturale senescenza (di solito infatti hanno una vita media di settimane o mesi, al contrario delle regine che possono vivere anche decenni) le operaie schiaviste si attivano e iniziano a perlustrare le vicinanze, cercando un nido della stessa specie ospite.

Operaie di Polyergus lucidus che portano al proprio nido pupe e larve rubate durante un raid (By James C. Trager – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29643720)

Quando lo trovano, tornano a casa per chiamare rinforzi, dando così inizio a un raid. Le schiaviste attaccano in massa il nido bersaglio, uccidendo i difensori, per poi penetrare nel nido e rapirne le larve, che poi trasportano al loro nido. Qui le larve di operaie vengono allevate come membri della colonia schiavista e una volta adulte iniziano a lavorare per le loro rapitrici proprio come delle “schiave”. Eventuali larve di alati invece vengono mangiate.

Bisogna dire però che la vita delle schiave non è tanto diversa da quella che avrebbero fatto nella loro colonia di origine, a parte ovviamente accudire formiche di una specie diversa dalla loro.

Per trovare delle schiaviste non è necessario recarsi in località esotiche, infatti è possibile che ne abbiate vicino casa senza saperlo. La specie schiavista più grande del mondo, la Polyergus rufescens, si può tranquillamente trovare anche nei nostri boschi nonostante non sia comunissima. Infetta nidi di Formica fusca o Formica cunicularia, che invece sono specie molto comuni anche nei giardini.

Con questo siamo giunti alla fine, ma scommetto che d’ora in poi non guarderete più le formiche con gli stessi occhi.

 

Riferimenti:

  • Formiche, di Bert Höldobler ed Edward Osborn Wilson (1992)

I tunnel di lava delle Hawaii

I tunnel di lava sono un tipo di grotta dall’origine molto particolare, legata a un certo tipo di vulcanismo, effusivo di lave molto calde e fluide, che ha il suo esempio tipico nelle isole Hawaii.
La lava basaltica fuoriesce dal sottosuolo delle Hawaii a temperature di quasi 1200°C. Appena arriva a contatto con l’atmosfera essa perde rapidamente calore e la superficie esterna della colata in poco tempo si raffredda sotto alla sua temperatura di solidificazione, formando una crosta di solida roccia nera al di sopra di un flusso liquido ancora in movimento.

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L’ultima eruzione del Vesuvio

L’ultimo periodo di attività eruttiva del Vesuvio è avvenuta tra il 1943 e 1944. A partire dal mese di Agosto 1943 ripetute fuoriuscite laviche dal cono centrale causarono crolli che a loro volta innescavano ulteriori emissioni di lava e attività esplosiva con lanci di scorie.

Dopo una serie di queste pulsazioni eruttive, il cono di scorie all’interno del cratere, che aveva raggiunto un’altezza di 100m, crollò il 13 marzo, segno premonitore dell’imminente fase parossistica.

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Il fenomeno del drenaggio acido

I processi di drenaggio acido sono a livello mondiale tra le principali cause di inquinamento delle acque, con un notevole impatto sugli esseri viventi e sull’ambiente, dove si manifesta un diffuso degrado chimico e fisico del territorio. Tali fenomeni possono avere un origine sia naturale, nel qual caso si parla di ARD (Acid Rock Drainage), sia legata alle attività minerarie umane per lo sfruttamento di mineralizzazioni a solfuri, dove il processo viene chiamato AMD(Acid Mine Drainage).

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Inquinamento e polveri sottili: come vederci chiaro nella nebbia del dibattito pubblico

Sia che siate lettori attenti all’ attualità oppure semplici cittadini che utilizzano i propri autoveicoli, non vi sarà certamente sfuggita l’attenzione che media, istituzioni e amministrazioni stanno riservando al tema dell’inquinamento urbanistico. Parole come polveri sottili, particolato sospeso o sigle come PM10 sono state ormai del tutto sdoganate dalla loro accezione meramente tecnica e sono diventate di pubblico dominio. Ma a cosa ci si riferisce quando sentiamo questi termini?

Provando a fare un po’ di chiarezza potremmo dire che il fulcro del discorso ruota intorno al concetto di particolato sospeso (In inglese “particular matter”, abbreviato con la sigla “PM”), ossia il complesso insieme delle sostanze finemente suddivise sospese nell’aria. Tra queste, le particelle di derivazione naturale rappresentano la maggioranza del totale e comprendono polvere, terra, sale marino, pollini, microrganismi e ceneri prodotte da incendi o da eruzioni vulcaniche. Quelle di origine artificiale sono invece maggiormente concentrate nelle aree urbane ed annoverano prodotti della combustione interna ai veicoli, prodotti dell’usura del manto stradale, residui delle lavorazioni agricole ed emissioni provenienti dagli impianti di riscaldamento, dai cementifici, dai cantieri e dagli inceneritori.

E’ stato calcolato che ogni giorno vengono emesse globalmente 10 milioni di tonnellate di particolato ma fortunatamente solo alcune di queste particelle contribuiscono sensibilmente all’inquinamento atmosferico, dato che la loro patogenicità è direttamente correlata alle dimensioni. Le particelle più pericolose, dette PM10, hanno un diametro pari o inferiore a 10 millesimi di millimetro, possono rimanere in sospensione per un periodo che va dalle 12 ore ad un mese, sono facilmente inalabili e si depositano soprattutto nei bronchi. Tra queste sono presenti particelle di diametro inferiore ai 2,5 millesimi di millimetro, chiamate PM2,5 o addirittura particelle ancora più fini, dette nanoparticelle, che possono penetrare in profondità nei polmoni fino agli alveoli, le strutture deputate allo scambio di ossigeno e anidride carbonica tra organismo e ambiente.

E’ dunque facilmente intuibile il meccanismo attraverso il quale il particolato più fine riesca a causare danni alla salute. Nonostante i sistemi di difesa di cui è dotato il tratto respiratorio, una parte di questi aggregati riuscirà comunque a stanziarsi in bronchi e bronchioli. Una volta raggiunte queste sedi, le particelle potranno alterare la funzionalità delle membrane cellulari, interferire con la produzione energetica, modificare biomolecole, o innescare una sovraproduzione di radicali liberi in sinergia con il ferro, provocando danni al DNA e facilitando l’insorgenza di tumori. Gli effetti sulla salute umana, che aumentano in relazione alla quantità di sostanze inalate e al tempo di esposizione, possono anche tradursi in problemi cardiaci, asma, difficoltà nel respirare e morte prematura nei soggetti con disfunzioni preesistenti dell’apparato respiratorio. Come proteggersi dunque da questi insidiosi nemici della salute?

Considerando che la concentrazione di particolato nell’aria pulita è di circa 1-1,5 microgrammi/metro cubo e che in generale essa tende a decrescere grazie alle piogge che depositano al suolo le particelle sospese, occorrerebbe tenere spesso sotto controllo i bollettini meteo PM10 delle ARPA regionali. La legislazione europea fissa infatti dei limiti massimi per le concentrazioni consentite di particolato nell’aria, oltre i quali possono insorgere danni per la salute; tali limiti sono 40 microgrammi/metro cubo per le PM10 relativamente alla concentrazione media annuale e 50 microgrammi/metro cubo per le PM10 giornaliere, limite che può essere superato al massimo 35 volte in un anno. Le PM2,5, momentaneamente non contemplate dalla legislazione, non dovrebbero invece superare i 10 microgrammi/metro cubo giornalieri. Conoscendo questi valori, bisognerebbe evitare di fare attività fisica, passeggiare o cambiare l’aria della propria stanza nei momenti della giornata in cui la concentrazione di particolato è più elevata. Nelle aree con le concentrazioni più alte sarebbe anche consigliabile indossare filtri specifici all’aria aperta. [VF]
Fonti:
http://www.nonsoloaria.com/ngia.htm

Hydroxyl radical. Involvement of iron in generation of adverse health effects of PM10 particles: 1996 53: 817-822Occup Environ Med; P S Gilmour, D M Brown, T G Lindsay, et al.

http://www3.epa.gov/

http://ec.europa.eu/italy/index_it.htm

http://www.camera.it/parlam/leggi/deleghe

OMS – Air Quality Guidelines – Second Edition – Particulate matter

ULSS20 Data: 26-10-2004 Redattore: Urp Tipologia: Informazioni Fonte: Dipartimento di Prevenzione Precauzioni sanitarie sull’inquinamento da polveri sospese nella città di Verona, Verona, 25 ottobre 2004

Gas vulcanici e loro effetto sul clima terrestre

Negli ultimi anni il tema del cambiamento climatico è divenuto sempre più importante e presente nella vita quotidiana di tutti: lo sfruttamento dei combustibili fossili e le attività industriali hanno provocato un eccessiva produzione di gas serra che, decennio dopo decennio, stanno portando ad una mutazione sempre più radicale ed irreversibile del clima terrestre.
Un ruolo di spicco nell’evoluzione dell’atmosfera lo hanno sicuramente avuto i vulcani; si reputa, infatti, che alcune delle maggiori estinzioni di massa siano state provocate da mutamenti climatici indotti da immense eruzioni vulcaniche. Anche la più “recente” piccola era glaciale, avvenuta tra il XVI e il XIX secolo, è legata a intensi fenomeni eruttivi, come , ad esempio, l’eruzione del vulcano Tambora (Indonesia, 1815) che ha dato al 1816 il nome di ” anno senza estate”, con neve e ghiaccio in alcune parti dell’emisfero settentrionale durante il periodo estivo.
Un recente studio condotto dal Lawrence Livermore National Laboratory ha proposto una tesi secondo cui il rallentamento del ritmo di crescita del riscaldamento globale, osservato da alcuni climatologi a partire dal 1998, possa essere attribuito all’azione di alcuni gas emessi durante le eruzioni del XX e XXI secolo: ma quali sono e come agiscono questi gas?

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Il Pozzo Ultraprofondo di Kola

Il Pozzo Ultraprofondo di Kola fu un progetto di perforazione della crosta continentale condotto dall’Unione Sovietica nella Penisola di Kola. Il progetto venne avviato nel 1962 e i lavori nel 1970 con l’intento di raggiungere i 15.000 metri di profondità. L’opera consiste in una perforazione centrale da cui poi si diramano vari pozzi: uno di questi raggiunse i 12.262 metri nel 1989 stabilendo un record di profondità dalla superficie che resta ancora imbattuto. L’alta temperatura riscontrata (180 °C invece dei 100 °C attesi) a quella profondità fece ritenere un ulteriore approfondimento irrealizzabile poiché il calore avrebbe impedito alle punte perforanti di funzionare. Il progetto venne concluso nel 2005 per mancanza di fondi, il cantiere venne smantellato e il sito fu abbandonato nel 2008.

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Collassi arginali causati da attività di scavo di animali

Nel 1998, la Provincia di Modena ha promosso un’iniziativa per informare la popolazione sui danni causati dalle nutrie. Questa ha raccolto fin dall’inizio l’adesione dei Consorzi di Bonifica, preoccupati soprattutto per la stabilità delle arginature e del Servizio faunistico,  interessato anche alla possibilità di poter migliorare la prevenzione dei danni alle produzioni seminative e legnose diffuse nelle aziende agricole modenesi.

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