La «musica» delle fontane di lava per monitorare le eruzioni

Le fontane dell'Etna, già spettacolari di per sé, sono precedute da peculiari segnali infrasonici la cui elaborazione permette di prevedere l’uscita del magma

Fontana di lava al Monte Etna nella foto di Francesco Ciancitto - INGV.

Questi i risultati dello studio condotto da un team internazionale di ricercatori dell’Osservatorio Etneo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV-OE), dell’Università di Catania (UniCT), della University of Canterbury (Nuova Zelanda) e della Boise State University (USA). La ricerca ‘Infrasonic gliding reflects a rising magma column at Mount Etna’ è stata appena pubblicata su Scientific Report.
Dal 2000 ad oggi le fontane di lava sono tra le più frequenti manifestazioni eruttive dell’Etna. I getti di lava, continui e di altezza variabile tra i 200 ed oltre i 1000 m, possono durare da mezz’ora a circa due ore.
 
L’infrasuono è un segnale acustico di bassa frequenza, non udibile all’uomo, le cui registrazioni mediante appositi microfoni sono sempre più utilizzate dagli osservatori vulcanologici per il monitoraggio.
Infatti, i vulcani si comportano come enormi strumenti musicali e generano segnali acustici prevalentemente in banda infrasonica sia durante le attività eruttive che durante il semplice degassamento. In particolare, i condotti vulcanici risuonano come canne d’organo le cui note (e quindi frequenze del segnale acustico) dipendono perlopiù dalla lunghezza della canna.
 
Il team di ricercatori ha scoperto che la fontana di lava del 20 febbraio 2021 è stata preceduta da un intenso segnale acustico in banda infrasonica emesso dal cratere di Sud-Est oltre 24 ore prima dell’inizio dell’eruzione, caratterizzato da un progressivo aumento in frequenza.
A causa delle esplosioni profonde, il condotto del cratere di Sud-Est risuonava come una canna d’organo.
La risalita del magma al suo interno e il progressivo riempimento del condotto nelle ore precedenti l’eruzione, ha determinato una graduale riduzione della lunghezza della porzione risonante della canna d’organo e, quindi, un incremento nella frequenza del segnale acustico emesso.
 
La modellazione del segnale infrasonico, integrata con i risultati di un’indagine topografica mediante droni, ha permesso di ricostruire accuratamente le dimensioni della porzione risonante del condotto, dando così la possibilità di valutare la progressiva risalita del magma al suo interno, da una profondità di circa 170 m a circa 80 m nel corso delle 24 ore che hanno preceduto la fontana di lava.
 
Dal punto di vista della pericolosità vulcanica, sebbene le colate accompagnate alle fontane non abbiano grande impatto sulle infrastrutture al suolo, data anche l’altitudine alla quale si verificano, questi parossismi producono nubi di cenere alte anche oltre 10 km che determinano ingenti disagi sia al traffico aereo sia ai paesi etnei a causa della cenere che depositano.
Un attento monitoraggio, mediante diversi strumenti quali sismometri, tiltmetri e telecamere, risulta quindi indispensabile.
Con tali strumenti si cerca di identificare segnali precursori delle eruzioni che siano legati alla risalita del magma, lungo il sistema di alimentazione del vulcano.
 
I ricercatori dell’INGV Osservatorio Etneo (Mariangela Sciotto, Massimo Cantarero ed Emanuela De Beni), dell’Università di Catania (Andrea Cannata), della University of Canterbury (Leighton Watson) e della Boise State University (Jeffrey B. Johnson) hanno mostrato come l’identificazione e lo studio dei segnali acustici in banda infrasonica possano fornire preziose informazioni per il monitoraggio dei vulcani.
Citazione completa della pubblicazione: Sciotto, M., Watson, L.M., Cannata, A., Cantarero, M., De Beni, E., Johnson, J.B. (2022). Infrasonic gliding reflects a rising magma column at Mount Etna (Italy).
Scientific Reports, https://www.nature.com/articles/s41598-022-20258-9.
 

 
Il video mostra: in alto, il segnale infrasonico registrato dalle 14:00 del 19 febbraio alle 02:00 del 20 febbraio 2021 dal microfono ECPN con relativo grafico tempo-frequenza-ampiezza (giallo: ampiezze elevate; blu: ampiezze ridotte); in basso, le immagini acquisite dalla telecamera termica di monitoraggio EMOT, accelerate di un fattore 500 e sincronizzate con la linea rossa verticale presente nel riquadro in alto del video.
Nel riquadro in basso, viene anche mostrata la ricostruzione del condotto del cratere di Sud-Est (SEC) con il magma che risale durante le ore che precedono l’inizio dell’eruzione.
Il sonoro che accompagna il video è la registrazione del segnale infrasonico del microfono ECPN, accelerata di un fattore 500 per essere resa udibile e sincronizzata con le immagini della telecamera termica.