Montagne oscillanti

Il Cervino sembra una montagna inamovibile e massiccia che sovrasta Zermatt nel paesaggio. Uno studio appena pubblicato sulla rivista "pagina esternaLettere di scienza della terra e dei pianeti"Tuttavia, lo studio pubblicato dimostra che questa impressione è fuorviante. Un team di ricerca internazionale ha dimostrato che il Cervino è costantemente in leggero movimento: la cima oscilla avanti e indietro di pochi nanometri o micrometri in poco più di due secondi, stimolata dalle onde sismiche della terra. Queste sono generate da fonti naturali come maree, onde, vento e terremoti o dall'attività umana.

"Fondamentalmente, i movimenti del sottosuolo provocano in ogni oggetto delle vibrazioni che fortunatamente non possiamo sentire, ma che possiamo rilevare solo con strumenti di misura sensibili", sottolinea Donat Fäh del Servizio Sismologico Svizzero dell'ETH di Zurigo. Le cosiddette frequenze naturali dipendono principalmente dalla geometria dell'oggetto e dalle sue proprietà materiali. Il fenomeno si osserva anche nei ponti, nei grattacieli e persino nelle montagne. "Volevamo sapere se tali vibrazioni possono essere rilevate anche su una grande montagna come il Cervino", spiega Samuel Weber, che ha condotto lo studio durante un post-dottorato presso l'Università Tecnica di Monaco (TUM) e ora lavora presso l'Istituto WSL per lo studio della neve e delle valanghe SLF. Egli sottolinea che la collaborazione interdisciplinare con i ricercatori del Servizio Sismologico Svizzero dell'ETH di Zurigo, dell'Istituto di Informatica e Reti di Comunicazione dell'ETH di Zurigo e del Geohazards Research Group dell'Università dello Utah (USA) è stata particolarmente importante per il successo di questo progetto.

Apparecchiature di misurazione in alta quota

Per lo studio, gli scienziati hanno installato diversi sismometri sul Cervino, uno direttamente sulla vetta a 4.470 metri Chi siamo e un altro nel bivacco Solvay, un rifugio di emergenza sulla cresta nord-est, meglio conosciuto come Hörnligrat. Un'altra stazione di misurazione ai piedi della montagna è servita come referenze. La vasta esperienza di Jan Beutel (ETH di Zurigo) e Samuel Weber con le installazioni per la misurazione dei movimenti della roccia in alta montagna ha fornito al team una buona base per la creazione della rete di misurazione. Oggi i dati vengono trasmessi automaticamente al servizio sismico e utilizzati per analisi specifiche.

I sismometri hanno registrato tutti i movimenti della montagna con un'alta risoluzione. Le vibrazioni registrate sono state rese udibili all'orecchio umano attraverso un'accelerazione temporale di 80 volte. Il team ha ricavato la frequenza e la direzione delle vibrazioni di risonanza dai dati di misurazione. Le misurazioni mostrano che il Cervino vibra a una frequenza di 0,42 Hertz circa in direzione nord-sud e a una seconda frequenza simile in direzione est-ovest.

Vibrazioni amplificate in vetta

Rispetto alla stazione di riferimento ai piedi della montagna, i movimenti misurati nell'intervallo di frequenza naturale sulla vetta erano fino a 14 volte più forti, ma erano solo di pochi nanometri o micrometri quando eccitati dalla perturbazione sismica del terreno. L'amplificazione dei movimenti del terreno con l'aumentare dell'altezza può essere spiegata dal fatto che la cima può oscillare liberamente, mentre i piedi della montagna sono fissi. Questo può essere paragonato a un albero al vento, dove la chioma si muove più del tronco. L'aumento del movimento del suolo sul Cervino è stato misurato anche durante i terremoti. L'analisi del movimento sismico del suolo e delle eccitazioni sismiche viene utilizzata, ad esempio, per valutare le instabilità delle rocce e dei pendii in termini di comportamento durante i terremoti.

Jeff Moore dell'Università dello Utah, che ha avviato lo studio sul Cervino, spiega: "Sospettiamo che le aree in cui le vibrazioni del terreno sono amplificate possano essere più soggette a frane e cadute di massi quando una montagna viene scossa da un terremoto".

Queste oscillazioni non sono uniche per il Cervino. È noto che molte montagne vibrano in modo simile. I ricercatori del Servizio sismico hanno effettuato misurazioni comparative sul Grosser Mythen. Questa vetta della Svizzera centrale ha una forma simile a quella del Cervino, ma è significativamente più piccola.

Come previsto, il Grosser Mythen vibra a una frequenza circa quattro volte superiore a quella del Cervino, poiché gli oggetti più piccoli vibrano in principio a frequenze più elevate. I ricercatori dell'Università dello Utah hanno simulato al computer le vibrazioni di risonanza del Cervino e del Grosser Mythen, riuscendo così a visualizzarle. In precedenza, gli scienziati statunitensi avevano studiato soprattutto oggetti più piccoli, come gli archi di roccia dell'Arches National Park nello Utah. "È stato emozionante vedere che le nostre simulazioni funzionano anche per una grande montagna come il Cervino e che i risultati delle misurazioni le confermano", afferma Moore.

Questo testo è basato su unpagina esternaNotizie ed eventidi Martin Heggli, Istituto WSL per lo studio della neve e delle valanghe SLF.