La brexit geologica

A partire dal 29 Marzo il Regno Unito ha intrapreso ufficialmente il processo per la separazione dall’Unione Europea. Vari ricercatori hanno però messo in evidenza una “Brexit”molto più antica, iniziata circa mezzo milione di anni fa!

Riscostruzione dell’istmo che collegava la Gran Bretagna all’Europa durante una glaciazione di mezzo milione di anni fa (da BBC News)

In quel periodo, nel bel mezzo delle ere glaciali, la Gran Bretagna si trovava connessa all’Europa attraverso una sottile lingua di terra (istmo), tra la città inglese di Dover e quella francese di Calais. A Nord di questo collegamento era collocato un imponente lago glaciale, posto alla base della grossa calotta di ghiaccio che copriva il Mare del Nord e gran parte dell’Europa.

Circa 450.000 anni fa, il lago avrebbe iniziato a tracimare, inviando grosse quantità d’acqua a schiantarsi contro l’istmo, indebolendolo. Successivamente, circa 150.000 anni fa, una seconda esondazione catastrofica ne avrebbe provocato la completa distruzione. Gli eventi che avrebbero prodotto tali fenomeni non sono ancora chiari. I ricercatori ritengono che parti della calotta glaciale possano essere collassati nel lago, provocando delle inondazioni che avrebbero scavato un percorso per l’acqua e creato cascate a partire dalla dorsale dell’istmo. Diversi eventi sismici, che sono caratteristici di questa regione ancora oggi, potrebbero averlo ulteriormente indebolito.

La combinazione di questi fenomeni avrebbero provocato il collasso del rilievo, rilasciando così un’enorme inondazione. Le evidenze di tutto ciò si trovano sul fondale marino dell’attuale stretto di Dover dove diverse indagini, tra cui quelle effettuate durante la progettazione e costruzione del cosiddetto Chunnel o Tunnel della Manica, hanno evidenziato numerose strutture morfologiche e sedimentarie. Tra queste sono degne di nota le grosse depressioni circolari, prodotte con molta probabilità dalle cascate che dall’istmo si riversavano nella zona depressa posta a ovest, attualmente riempite da sedimenti, e le imponenti valli incise lungo lo stretto, larghe fino a 10 km e indice di grandi fenomeni alluvionali.

I ricercatori dovranno ora comprendere meglio i tempi con cui si è manifestata questa “Brexit geologica”, attraverso perforazioni sul fondale dello stretto di Dover e l’analisi dell’età dei sedimenti. Il progetto è davvero complicato in quanto quest’area è molto trafficata e caratterizzata da elevate escursioni di marea.

Di F. Mu.

Fonti e Approfondimenti:

I fenomeni di amplificazione sismica

Immaginate di tornare bambini, e di essere di nuovo in camera vostra a saltare sul letto. Esisteva un momento ben preciso in cui il ritmo con cui saltavate faceva sì che il materasso vi spingesse alla massima altezza. Bene, quel ritmo non era casuale ovviamente, perché quell’esatto numero di salti al secondo (che ora chiameremo frequenza) era precisamente quello necessario a mandare in “risonanza” le molle del materasso, facendovi volare alla massima altezza (ovvero amplificando al massimo il vostro impulso iniziale, cioè il salto).

Schema dell’amplificazione sismica prodotta da due tipi diversi di terreno

Immaginiamo ora che i nostri salti siano un’onda generata durante un sisma, e che il materasso sia la copertura sciolta che forma il terreno. Se il materasso fosse molto duro e compatto, questo non sarebbe granché per saltarci sopra, giusto? Ci attenderemmo una amplificazione piccola e per salti molto ravvicinati nel tempo (e quindi per alte frequenze). Questo è esattamente il tipo di risposta che hanno i terreni rigidi (ad esempio la roccia viva) rispetto ad un segnale sismico. Le onde, infatti, a causa dell’alta velocità del mezzo vengono poco amplificate, e lo scotimento maggiore avviene per frequenze molto alte, superiori a quelle necessarie per mandare in risonanza un ulteriore mezzo oscillante: quello rappresentato dalle nostre case!

Se consideriamo infatti i nostri edifici come dei pendoli “alla rovescia” (con il peso verso l’alto), si comprende facilmente che, più alto è l’edificio, più bassa sarà la frequenza necessaria per mandarlo a sua volta in risonanza. Considerando che gli edifici più comuni hanno frequenze di risonanza comprese tra 1 e 12 Herz (cioè n° di oscillazioni/secondo), un terreno roccioso o ben consolidato amplificherà frequenze molto superiori, senza comportare rischi per le persone e per le strutture. Per dirla altrimenti, sarebbe come se saltaste sul materasso ad una frequenza tale da smorzare, in parte, l’effetto del vostro primo salto con il secondo!

Ma se il materasso fosse morbido e spesso? Beh, allora il numero di oscillazioni al secondo necessarie per “saltare alto” si abbasserebbe, e noi voleremmo ancora più in alto! Allo stesso modo, livelli spessi di suoli poco consolidati e sciolti, e quindi “lenti” nella propagazione del segnale sismico, tendono ad amplificare maggiormente l’entità dell’oscillazione, e presentano frequenze di risonanza più basse, simili a quelle pericolose anche per le nostre case!

Il recente terremoto di Ischia conferma questo fenomeno, dal momento che i danni provocati si concentrano nella zona nord dell’isola, nelle località di Casamicciola e Lacco Ameno, caratterizzate da coperture non consolidate e soffici di tufi vulcanici. Queste rappresentano il “materasso morbido” su cui hanno drammaticamente saltato le case di Ischia lo scorso 21 Agosto.

Questo meccanismo è ben compreso e studiato da tempo, e l’Italia nell’ultimo decennio si sta dotando di una mappatura di tutti i terreni potenzialmente suscettibili ad amplificazioni pericolose per la popolazione. Purtroppo l’inadeguatezza di certe costruzioni moderne, l’oggettiva difficoltà del nostro territorio, composto da edifici spesso antichi e difficilmente adeguabili alle norme antisismiche, e la difficoltà delle istituzioni -ma anche dei privati cittadini- nel capire l’importanza delle misure di prevenzione e di sicurezza in questo ambito, rendono possibili tragedie potenzialmente evitabili.

Di R. L.

Approfondimenti:

Quanti anni ha il rio delle Amazzoni?

La Foce del Rio delle Amazzoni vista dalla ISS. (Credit: ESA/NASA)

Una recente ricerca condotta dai ricercatori dell’Università di Amsterdam (UvA) e dell’Università di Brasilia (Brasile) ha portato alla scoperta dell’età del Rio delle Amazzoni, attualmente considerato il corso d’acqua più lungo al mondo (6992 km), con la maggior portata idrica, con il più alto numero di affluenti (10000) e con il più grande bacino idrografico (7 milioni di km quadrati).

Lo studio si è fondato su analisi geochimiche e palinologiche, ovvero lo studio di pollini e spore, dei sedimenti estratti da un pozzo di esplorazione per gli idrocarburi, collocato a largo delle coste del Brasile e profondo circa 4,5 km al di sotto del livello del mare.

I risultati hanno mostrato un cambiamento della composizione dei sedimenti e di materia organica (vegetali) avvenuto durante il tardo Miocene, tra 9,4 e 9 Milioni di anni. Questa modificazione è stata interpretata come un cambio nell’area sorgente del corso d’acqua, dalle pianure tropicali alle aree montuose delle Ande, che ha portato all’inizio del rio delle amazzoni transcontinentale. Tuttavia, i nuovi dati contraddicono quelli proposti dagli studi più recenti, i quali indicano sia stime più giovani (circa 2,6 milioni di anni di età) che più antiche di 1-1,5 milioni di anni.

I tipici meandri del Rio delle Amazzoni

Lo studio ha utilizzato i sedimenti provenienti dal delta sottomarino del rio delle amazzoni, luogo in cui vengono depositati i materiali che il fiume trasporta. In questo contesto la storia evolutiva del corso d’acqua viene registrata in maniera ottimale quindi, applicando tecniche analitiche ad alta risoluzione, è possibile ottenere numerose informazioni. Oltre all’età, lo studio ha permesso di comprendere l’intera evoluzione della vegetazione nel bacino idrografico, indicando possibili evoluzioni e drastici cambiamenti.

La nascita del Rio delle Amazzoni è un momento fondamentale nella riorganizzazione della paleogeografia del Sud America, formando sia un ponte che una barriera per gli organismi viventi del panorama amazzonico. La storia di questo corso d’acqua è molto difficile da sbrogliare, soprattutto per il fatto che le informazioni continentali sono rare e frammentate. Tuttavia, le informazioni marine sono molto più complete, anche se è difficile accedervi. I sedimenti accumulati dai corsi d’acqua sono comunque una fonte di dati fondamentale ed unica per poter comprendere la storia climatica, geografica e l’evoluzione del bioma di un area terrestre.

Di F. Mu

Fonti e Approfondimenti:

  • Articolo dall’Università di Amsterdam.
  • Articolo da Global and Planetary Change (Science Direct, Elsevier).

Campi Flegrei: un nuovo metodo per prevedere le eruzioni

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.

Di F. Mu.

Fonti e approfondimenti:

Olio di palma. Sostenibile?

Quanto può essere davvero sostenibile la produzione di olio di palma? Una recente ricerca ha dimostrato che c’è spazio per un ulteriore aumento di produzione, ma fuori dalle aree già soggette intensamente a questo tipo di coltivazione.

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L’olio di palma ha conosciuto una vertiginosa crescita di produzione nell’ultimo decennio passando da 10 a 17 milioni di ettari coltivati. Il motivo di tanta domanda, oltre al basso costo di produzione, risiede nell’estrema versatilità di questo olio che viene utilizzato in campo alimentare, cosmetico e nella produzione di biocarburanti. Questi fattori hanno spinto molti paesi tropicali, in grande maggioranza poveri, a investire in questa coltivazione per migliorare le condizioni delle proprie popolazioni e anche nella speranza di utilizzare i biocombustibili derivati dall’olio di palma per raggiungere un certo grado di indipendenza energetica.

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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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