Un'eruzione esplosiva del vulcano di Stromboli. Credit: AZ68/ iStock/ Getty Images Plus
Comprendere il comportamento esplosivo dei vulcani e il modo in cui il magma sale attraverso i loro condotti è una delle principali sfide per i vulcanologi e potrebbe aiutare a prevedere le eruzioni.
Diversi modelli probabilistici hanno studiato le modalità di trasporto del magma, dimostrando che la viscosità del fluido – cioè la resistenza che oppone alla deformazione e allo scorrimento - è un parametro chiave per determinarne il comportamento. Ora uno studio1 guidato da Alex Scarani dell'Università Roma Tre di Roma e Alessio Zandonà del CNRS di Orléans ha arricchito l'analisi, concentrandosi sull'accuratezza dei metodi utilizzati per valutare la viscosità del magma.
Esaminando campioni di laboratorio provenienti dalle eruzioni dell'Etna del 2011 e dello Stromboli del 2007, il team (che comprende anche ricercatori dell'Istituto di Geologia Ambientale e Geoingegneria del Consiglio Nazionale delle Ricerche) ha scoperto che "questi modelli devono essere rivisti, perché il modo in cui sono state condotte per anni le misurazioni può portare a errori macroscopici nella determinazione della viscosità", spiega Zandonà. La ragione di questi errori, aggiunge, risiede nella presenza di cristalli che possono essere osservati solo su scala nanometrica, cosa che fino a pochi anni fa non era tecnicamente possibile.
I ricercatori hanno eseguito esperimenti basati sul riscaldamento, il raffreddamento e la decompressione del materiale fuso e hanno utilizzato la spettroscopia per analizzarne la composizione chimica. Le analisi hanno dimostrato che i nanocristalli possono formarsi sia in laboratorio sia in scenari naturali.
La temperatura e la composizione chimica sono due parametri fondamentali che determinano il modo in cui il magma viene trasportato, con "importanti implicazioni per il tipo di eruzione che un particolare magma può creare", aggiunge Scarani. Più alta è la temperatura, più è bassa la viscosità.
Per quanto riguarda la chimica, le analisi dei campioni hanno mostrato la presenza di ossidi di titanio e di ferro che formano nanocristalli e saturano la colata quando il magma sale, si raffredda, si decomprime e rilascia gas. Questo può influenzare drasticamente la tendenza del magma a raggiungere la sovrasaturazione e quindi il tipo di attività vulcanica che ci si aspetta per quel tipo di magma.
I vulcani Etna e Stromboli sono simili, avendo entrambi magmi basaltici, e sono solitamente descritti come effusivi (cioè con attività esplosiva di bassa intensità). Tuttavia, possono anche comportarsi occasionalmente in modo esplosivo (con attività altamente energetica). In particolare, lo studio ha evidenziato differenze nella presenza di ossidi di ferro e titanio all'interno dei due magmi. Nel caso dell'Etna e in uno specifico intervallo termico si formano nanocristalli, mentre per lo Stromboli sono assenti. Questa differenza nella chimica e nel contenuto di nanocristalli può spiegare le differenze nel comportamento esplosivo tra fenomeni prolungati che durano più di un'ora sull'Etna, ed esplosioni isolate e rapide di pochi minuti per lo Stromboli.
Le misure di viscosità, suggeriscono gli autori, dovrebbero considerare la formazione dei nanocristalli e il loro possibile impatto sulla dinamica del magma.
Servirà però ulteriore lavoro per studiare la decompressione e il degassamento del magma, soprattutto in presenza di acqua. "Questo lavoro può servire come guida futura per altri studi sulla viscosità, non solo per i campioni basaltici", conclude Scarani.
