Le eruzioni esplosive si distinguono per la produzione di grandi colonne di cenere e gas e per la dispersione di enormi volumi di materiale vulcanico a distanza, e sono tra i fenomeni naturali più pericolosi per le comunità che vivono in prossimità dei vulcani attivi. Capire i processi che avvengono durante la risalita del magma è quindi cruciale per migliorare la valutazione del rischio.
Un team internazionale coordinato dall’Istituto di scienza, tecnologia e sostenibilità per le ceramiche del Consiglio nazionale delle ricerche di Faenza (Cnr-Issmc) ha per la prima volta applicato la pticografia a raggi X allo studio delle rocce vulcaniche.
Con questa tecnica avanzata i ricercatori hanno potuto osservare in 3D e su scala nanometrica i nanocristalli (nanoliti) che si formano nel magma durante la risalita verso la superficie, una fase decisiva per il carattere esplosivo dell’eruzione.
Lo studio, pubblicato su Nature Communications, è stato guidato da Emily C. Bamber, ricercatrice del Cnr-Issmc: «Tali cristalli hanno dimensioni inferiore a 1 micron (per confronto, un capello umano ha un diametro di 100 micron) e sono pertanto difficili da osservare utilizzando tecniche di microscopia convenzionali. Attraverso la tecnica della pticografia a raggi X siamo riusciti, invece, ad acquisire informazioni cruciali per comprendere la forma, la distribuzione e l'interazione tra i cristalli, per capire il loro impatto sulla viscosità del magma e, in ultima analisi, sull'esplosività. Tale tecnica ha permesso di visualizzare la struttura 3D dei cristalli nelle rocce vulcaniche, scoprendo che i nanocristalli sono inclini all'aggregazione, aumentando il loro volume effettivo e l'impatto sulla formazione ed evoluzione del magma».
Il lavoro è stato realizzato insieme a un ampio gruppo di ricerca internazionale che coinvolge, tra gli altri, l’Università di Manchester, l’Università di Camerino, l’UCL, il Diamond Light Source, l’INGV di Catania, le Università di Liverpool, Bristol, Torino e Bayreuth.
«Il nostro studio ha importanti implicazioni soprattutto per la comprensione della struttura su scala nanometrica dei magmi basaltici, mostrando come la cristallizzazione e l'aggregazione dei nanoliti possano influire sulla viscosità del magma e, quindi, sulla probabilità di un'eruzione altamente esplosiva – prosegue Bamber – In Italia, ad esempio, un vulcano basaltico come l’Etna presenta un'ampia gamma di stili eruttivi - da colate laviche e fontane di lava meno intense a eruzioni storiche altamente esplosive: comprendere i meccanismi che guidano l'evoluzione verso un comportamento vulcanico altamente esplosivo è, pertanto, importante per valutare il rischio. L'utilizzo di tecniche innovative basate su sincrotrone, come la pticografia a raggi X, può aiutarci a estendere la nostra conoscenza delle caratteristiche tessiturali nelle rocce vulcaniche alla scala nanometrica, fornendo informazioni preziose circa la dinamica di risalita del magma e il controllo dell'esplosività nei vulcani attivi».
La ricerca rappresenta un passo importante anche per le strategie di prevenzione e protezione civile, poiché la conoscenza dei processi che avvengono nel cuore dei vulcani permette di affinare la valutazione del rischio per le comunità esposte.
Il Cnr-Issmc proseguirà questo filone attraverso il progetto europeo ERC NANOVOLC, sotto la direzione del Principal Investigator Danilo Di Genova.
