Immagini 3D a nanoscala per comprendere le eruzioni vulcaniche e prevederne i rischi
Fonte: CNR
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Uno studio internazionale coordinato dal Cnr-Issmc di Faenza ha per la prima volta utilizzato una tecnica innovativa su rocce vulcaniche, la pticografia a raggi X, per analizzare in 3D su scala nanometrica i cristalli che si producono durante unโeruzione vulcanica esplosiva. In questo modo รจ possibile ottenere informazioni cruciali per una corretta valutazione del rischio in occasione di eruzioni particolarmente esplosive. La ricerca รจ pubblicata su Nature Communications
L’Istituto di scienza, tecnologia e sostenibilitร per le ceramiche del Consiglio nazionale delle ricerche di Faenza (Cnr-Issmc) ha coordinato uno studio internazionale che apre nuove prospettive nella comprensione delle eruzioni vulcaniche altamente esplosive, le piรน pericolose per le comunitร che vivono in prossimitร di vulcani attivi, caratterizzate dalla produzione di grandi colonne di cenere e gas, e deposito di ingenti volumi di materiale vulcanico anche a chilometri di distanza dallโeruzione.
Utilizzando una tecnica avanzata che sfrutta i raggi X per creare immagini ad alta risoluzione โ la pticografia a raggi X, disponibile presso i sincrotroni per lโanalisi di materiali direttamente in 3D su scala nanometrica โ il team ha analizzato in maniera innovativa le forme tridimensionali dei nanocristalli, o โnanolitiโ che si formano nel magma durante la risalita verso la superficie allโinterno dei condotti vulcanici, quando si verifica unโeruzione, con lโobiettivo di comprenderne il loro comportamento e il ruolo. Proprio nella fase di risalita del magma attraverso la crosta verso la superficie, infatti, avvengono processi che determinano l’esplosivitร di un’eruzione vulcanica, come la formazione di cristalli e bolle, e l’aumento della viscositร del magma: fattori che influiscono sulla probabilitร di un’eruzione esplosiva. Comprendere tali processi permette, quindi, di ottenere informazioni cruciali per una corretta valutazione del rischio.
Lo studio รจ pubblicato su Nature Communications. โTali 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 convenzionaliโ, spiega Emily C. Bamber, ricercatrice del Cnr-Issmc e autrice principale dello studio. โAttraverso 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 viscositร del magma e, in ultima analisi, sull’esplosivitร . 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 magmaโ.
La ricerca รจ stata condotta in collaborazione con un gruppo di ricercatori internazionale di diverse universitร ed enti di ricerca: Universitร di Manchester (Regno Unito), Universitร di Camerino (Italia), University College di Londra (Regno Unito), Diamond Light Source (Regno Unito), INGV di Catania (Italia), Universitร di Liverpool (Regno Unito), Universitร di Bristol (Regno Unito), Universitร di Torino (Italia) e Universitร di Bayreuth (Germania).
โIl 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 viscositร del magma e, quindi, sulla probabilitร di un’eruzione altamente esplosivaโ, prosegue Bamber. โIn Italia, ad esempio, un vulcano basaltico come lโEtna 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 รจ, pertanto, importante per valutare il rischio. L’utilizzo di tecniche innovative basate su sincrotrone, come la pticografia a raggi X, puรฒ 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’esplosivitร nei vulcani attiviโ.
Questo filone di ricerca sarร ulteriormente sviluppato da Bamber attraverso il progetto ERC NANOVOLC del Cnr-Issmc, sotto la direzione del Principal Investigator Danilo Di Genova.
