L’incredibile eco di Tonga: come un’eruzione vulcanica ha causato un terremoto a 6000 km di distanza

L’eruzione del vulcano sottomarino Hunga Tonga-Hunga Ha’apai del 15 gennaio 2022 non è stata un evento ordinario. Si è trattato di una delle esplosioni vulcaniche più potenti mai registrate nell’era strumentale, paragonabile a centinaia di bombe atomiche e seconda solo, forse, al Krakatau del 1883. Un evento catastrofico che ha generato onde di pressione atmosferica che hanno fatto il giro del globo.

Fin qui, la cronaca. Ma il dato interessante, quasi bizzarro, arriva dall’altra parte del mondo, a quasi 10.000 km di distanza. In Alaska, quella stessa eruzione ha fatto vibrare il terreno fino a 5 chilometri di profondità (circa 16.000 piedi).

Come è possibile che un’onda d’urto atmosferica scuota la crosta terrestre a quella profondità? La risposta, analizzata dai ricercatori del Geophysical Institute dell’Università dell’Alaska Fairbanks (UAF), risiede in un fenomeno chiamato “accoppiamento aria-terra”. Un paper scientifico è stato pubblicato sulla materia. 

Un esperimento imprevisto

L’esplosione di Tonga è stata così potente che le onde di pressione atmosferica che ha generato erano ancora abbastanza forti, anche dopo aver viaggiato per migliaia di chilometri, da “spingere” e “tirare” fisicamente la superficie terrestre al loro passaggio. Questa però viene a reagire a seconda della propria struttura geologica e tettonica, per cui non vi sono reazioni diverse a seconda della zona interessata.

Ken Macpherson, ricercatore dell’UAF e autore principale dello studio pubblicato sulla rivista Seismica, ha fornito un’analogia molto chiara, adatta anche ai non addetti ai lavori:

«Immaginate di soffiare con la stessa forza prima su una ciotola di gelatina  e poi su una teglia di impasto per brownie. La gelatina oscillerebbe vistosamente, mentre l’impasto dei brownie, essendo molto più rigido, si muoverebbe appena.»

Comparando la forza delle onde di pressione aerea (il soffio) con il movimento del suolo risultante (l’oscillazione), i ricercatori hanno potuto misurare le caratteristiche dei materiali sotterranei, in particolare la loro rigidità e la velocità con cui le onde sismiche li attraversano.

Solitamente, l’accoppiamento aria-terra produce onde sismiche a lunghezza d’onda corta, che non penetrano molto. Ma la scala dell’evento di Tonga è stata tale da generare onde a periodo lungo, capaci di trasferire energia molto in profondità nella crosta.

Accoppiamento fra onde d’urto e fenomeni geologici – da Seismica Library

A cosa servono questi dati?

Se l’evento di Tonga è stato un disastro, l’onda d’urto in Alaska si è trasformata in un colossale esperimento sismico gratuito. I dati raccolti dalla rete di 150 sismometri e barometri co-locati in Alaska non sono una semplice curiosità accademica, ma hanno implicazioni pratiche fondamentali, specialmente per un’area ad alto rischio sismico.

Le informazioni sulla velocità delle onde nella crosta superiore sono cruciali per diversi motivi:

• Analisi del rischio sismico: Capire come si propagano le onde aiuta a prevedere il livello di scuotimento del terreno. Come spiega Macpherson, se un’onda viaggia velocemente in un materiale profondo e rigido e improvvisamente incontra materiale più morbido (come i bacini sedimentari sotto le città), per la conservazione dell’energia l’onda rallenta, ma la sua ampiezza aumenta. Tradotto: lo scuotimento diventa più forte.
• Accuratezza della localizzazione: Conoscere la velocità precisa della crosta sotto una specifica stazione sismica permette all’Alaska Earthquake Center di determinare con maggiore accuratezza l’epicentro e l’ipocentro dei terremoti futuri.
• Tomografia del sottosuolo: Per creare immagini 3D dell’interno della Terra (tomografia), i sismologi devono prima “correggere” i dati per tenere conto delle velocità molto diverse della crosta superficiale. Avere dati precisi su questa “correzione crostale” migliora la qualità delle immagini delle strutture a decine o centinaia di chilometri di profondità.

In sintesi, un’esplosione dall’altra parte del pianeta ha fornito dati inestimabili sulla struttura geologica dell’Alaska, confermando quanto siano interconnessi i sistemi del nostro pianeta e quanto sia vitale mantenere reti di monitoraggio scientifico avanzate.

Domande e Risposte

Ecco tre domande che un lettore potrebbe porsi, con relative risposte:

Come è possibile che l’aria scuota la roccia solida a 5 km di profondità?

Non è l’aria stessa a penetrare, ma l’energia. Il fenomeno si chiama “accoppiamento aria-terra”. L’eruzione di Tonga ha generato onde di pressione atmosferica potentissime e a lungo periodo (simili a onde sonore a bassissima frequenza). Queste onde, viaggiando, hanno esercitato una forza fisica (una spinta e una trazione) sulla superficie terrestre. Per la Seconda Legge di Newton, questa forza ha messo in movimento le particelle della crosta, generando onde sismiche che si sono propagate in profondità, trasferendo l’energia atmosferica fino a 5 km sotto la superficie.

Perché questa scoperta è così importante per l’Alaska?

L’Alaska è una regione ad altissimo rischio sismico. I dati raccolti grazie all’eruzione di Tonga permettono ai ricercatori di mappare con precisione la rigidità e la composizione della crosta superiore. Questo è fondamentale per l’analisi del rischio: permette di capire dove il terreno (ad esempio, bacini sedimentari più morbidi sotto le città) potrebbe amplificare le onde sismiche, causando scuotimenti più forti e maggiori danni durante un terremoto. Inoltre, migliora l’accuratezza nella localizzazione degli epicentri futuri, rendendo la rete di monitoraggio più efficace.

Quanto è stata potente l’eruzione di Hunga Tonga per causare tutto questo?

È stata una delle esplosioni più potenti mai registrate da strumenti moderni, la più forte dal 1883 (Krakatau). Ha rilasciato un’energia pari a centinaia di bombe atomiche di Hiroshima. La colonna di cenere ha raggiunto i 50 km di altezza, arrivando fino alla mesosfera. Le onde di pressione atmosferica generate sono state così intense da essere rilevate in tutto il mondo e hanno fatto letteralmente il giro del globo più volte, prima che l’energia si dissipasse completamente.

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