Cosa bolle in profondità

Il 18 maggio 1980 il mondo trattenne il fiato: Sul Monte Saint Helens, nel nord-ovest degli Stati Uniti, si verificò uno dei più grandi disastri naturali dei tempi moderni. Due mesi dopo che il vulcano dormiente aveva lanciato i primi segnali di risveglio, un terremoto di magnitudo 5,1 scosse la montagna. Il suo fianco settentrionale, divenuto instabile, è scivolato giù in un colpo solo - l'equivalente di stappare una bottiglia di champagne. Un'enorme eruzione laterale ha strappato la cima del vulcano e una miscela di roccia calda e gas ha devastato quasi 400 chilometri del vulcano.² Foresta. In brevissimo tempo si sciolsero così tanta neve e ghiaccio che si formarono torrenti di detriti composti da acqua di fusione, rocce e cenere, noti come lahars, che spazzarono via tutto ciò che incontravano sul loro cammino. L'eruzione causò 57 vittime. Migliaia e migliaia di animali morirono.

Ricerca sul sistema magmatico

Negli ultimi decenni la montagna si è calmata, ma non si è addormentata. Tra il 2004 e il 2008 ha eruttato di nuovo, anche se in modo meno violento. Il Monte Saint Helens è rimasto sul radar degli scienziati. Hanno seguito le attività del vulcano per capire meglio il suo funzionamento. Ma non è bastato: il Mount Saint Helens rimane imprevedibile. Ora i geologi vogliono cambiare questa situazione. Con il progetto su larga scala "pagina esternaiMush", vogliono studiare con la massima precisione possibile la struttura del sistema magmatico che alimenta il vulcano fino a 60-70 chilometri di profondità e mapparlo ad alta risoluzione in tre dimensioni. Al progetto partecipano anche il vulcanologo dell'ETH Olivier Bachmann e il suo gruppo.

Finora si conoscono solo i primi 10 chilometri sotto il vulcano. Tuttavia, la risoluzione delle immagini calcolate non è particolarmente elevata. La ricerca sa ancora meno sulla struttura del sistema magmatico a grandi profondità e sulle modalità di risalita del magma. Quanto più gli scienziati conoscono la struttura del sistema magmatico nel sottosuolo del Monte Saint Helens, tanto meglio potranno interpretare i segnali di allarme che indicano la risalita del magma e l'imminenza di un'eruzione. Le conoscenze acquisite dai geologi su questo vulcano dovrebbero aiutare a prevedere non solo le eruzioni del Monte Saint Helens, ma anche quelle di altri vulcani del cosiddetto Arco di Cascata, nell'America settentrionale occidentale o addirittura in tutto il mondo.

Misurare terremoti e correnti magnetiche

Utilizzando una combinazione di metodi diversi, i ricercatori sperano di svelare il segreto del potenziale distruttivo del Monte Saint Helens. La prossima estate installeranno più di 2500 sismometri per misurare l'attività sismica in un'area di circa 1000 km2 intorno al vulcano. Stanno inoltre distribuendo diverse migliaia di sonde per le cosiddette misurazioni magnetotelluriche, che registrano i campi elettrici e magnetici. In 24 località i ricercatori fanno esplodere cariche esplosive in pozzi profondi 25 metri. Questo genera onde sismiche che vengono riflesse o deviate dalla roccia. Le varie riflessioni possono essere misurate e consentono di trarre conclusioni sulla natura del sottosuolo, ad esempio sulla presenza di magma.

Il progetto congiunto è guidato dall'Università di Washington. Oltre al gruppo del professore di vulcanologia dell'ETH Olivier Bachmann, sono coinvolti anche scienziati di università statunitensi e dell'US Geological Survey (USGS). Il compito di Bachmann è quello di analizzare la roccia che il vulcano ha emesso nel corso dei millenni. A tal fine, la sua dottoranda Maren Wanke raccoglie per due stagioni campioni di roccia dal Monte Saint Helens e dall'area circostante. Li analizza nei laboratori dell'ETH per verificarne la composizione chimica e mineralogica.

I minerali hanno registrato la storia vulcanica

"I minerali contenuti nella roccia sono dei registratori di dati", spiega Bachmann. I minerali possono essere utilizzati per determinare come si sono formati, da quale profondità provengono e a quali condizioni di vapore, pressione e temperatura sono stati esposti. "Il trucco è leggere questi dati", spiega l'ETH.

I primi campioni di roccia raccolti da Maren Wanke nell'estate del 2013 sono stati analizzati dallo studente Baptiste Lemirre nell'ambito della sua tesi di Master della durata di sei mesi. I primi dati sembrano promettenti. I minerali intrappolati nella roccia hanno dimensioni comprese tra mezzo millimetro e due millimetri e pesano poche decine di microgrammi. Alcuni misurano addirittura solo un ventesimo di millimetro, ma queste quantità sono sufficienti agli scienziati per determinare l'età e la composizione chimica dei minerali e quindi l'origine delle rocce.

Risultati del 2016

"Le rocce ci aiutano a caratterizzare i periodi di vulcanismo attivo e le fasi di quiescenza, poiché i cicli eruttivi si riflettono nella composizione e nella mineralogia delle rocce", spiega Wanke. Il materiale espulso più di recente può essere utilizzato anche per determinare il punto in cui la montagna si trova attualmente nel suo ciclo. "Questi pezzi del passato sono la chiave del presente", sottolinea Wanke. Per trovare ancora più indizi sulla vita turbolenta del Monte Sant'Elena, alla fine di luglio intraprenderà il suo secondo viaggio di raccolta. La dottoranda trascorrerà quattro settimane a raccogliere altro materiale roccioso. Probabilmente ci vorranno circa due anni prima di sapere con certezza se ha trovato le chiavi giuste. La scienziata si aspetta i primi risultati definitivi nel 2016.