Colline lussureggianti cullano le acque tranquille del lago Sant’Anna della Romania, che riposa in un antico cratere dall’eruzione del vulcano Ciomadul. L’ultimo picco soffiò la sua cima circa 30.000 anni fa, e la sua lunga quiescenza ha portato molti a presumere che il vulcano non sarebbe probabilmente eruttare di nuovo.
Ma a quanto pare, le rocce miglia al di sotto di questa scena serena potrebbero stufare con una sorprendente quantità di calore. Uno studio recentemente pubblicato su Earth and Planetary Science Letters suggerisce che il sistema probabilmente ospita tra cinque e 14 miglia cubiche di magma, un volume massimo superiore a quello di 20.000 Grandi Piramidi di Giza.
Per essere chiari, questo non significa che un’eruzione sia necessariamente nel futuro del vulcano. Ma il lavoro richiama l’attenzione sui potenziali pericoli di vulcani spesso trascurati che hanno tranquillamente sobbollito per decine di migliaia di anni.
“Guardiamo preferenzialmente i vulcani attivi—ovviamente perché mostrano prove di rischio reale”, afferma l’autore dello studio Mickael Laumonier dell’Université Clermont Auvergne, Francia. “Ma non dobbiamo dimenticare altri giovani vulcani relativamente recenti, perché potrebbero presentare un rischio che dovremmo valutare.”
Accoppiando analisi geofisiche e geochimiche con simulazioni numeriche, lo studio offre ai ricercatori una straordinaria sbirciatina in ciò che potrebbe essere birra sotto Ciomandul—e promette di aiutare gli scienziati a capire meglio come sistemi vulcanici simili si evolvono nel tempo. (Esplora i titani vulcanici dell’Anello di Fuoco.)
“Tutto questo è un grande lavoro”, dice Janine Krippner, vulcanologa dello Smithsonian Global Volcanism Program che non è stata coinvolta nello studio. Ma lei avverte che prendere in giro a parte le condizioni precise miglia sotto la superficie è un compito incredibilmente difficile.
“Non stiamo ancora dicendo che è quello che è il caso”, dice. “Sta dicendo, Abbiamo un sacco di dati che mostrano questo è quello che potrebbe essere.”
Fiamme vulcaniche eterne
In un dato momento, almeno 20 vulcani stanno eruttando in tutto il mondo. Ma ci sono molti altri che possono potenzialmente essere attivi—il problema è capire quali. (Leggi come si formano i vulcani e l’eruzione più letale della storia.)
Vulcani come Ciomadul che non hanno eruttato negli ultimi 10.000 anni o giù di lì sono spesso chiamati inattivi. Tuttavia, questa linea di demarcazione è un po ‘ arbitraria, dice Krippner.
Quando si tratta di vulcani, “‘estinto’ è una parola molto incerta”, dice. Alcuni vulcani, come il famigerato supervulcano di Yellowstone, possono rimanere dormienti per centinaia di migliaia di anni tra le eruzioni. (Scopri perché Yellowstone si colloca al 21 ° posto in una lista dei vulcani statunitensi più pericolosi.)
Un segno che un vulcano apparentemente tranquillo ha il potenziale per future eruzioni è se i volumi di roccia fusa si soffermano sotto di esso, e studi passati a Ciomadul avevano lasciato intendere che potrebbe essere il caso. Studiando il modo in cui le onde sismiche rimbalzano attraverso il terreno, i ricercatori del passato hanno individuato alcune indicazioni di un serbatoio di magma. Le indagini della conduttività elettrica del sottosuolo – una proprietà che è influenzata da condizioni come la temperatura e il contenuto di acqua delle rocce-hanno anche suggerito che la zona tra tre e 17 miglia verso il basso potrebbe essere più poltiglia che solida.
Tuttavia non era ancora chiaro se la roccia fosse veramente fusa e, in tal caso, quanto magma potesse esserci.
Consulting crystal record-keepers
Per rispondere a queste domande, Laumonier ei suoi colleghi prima si rivolse a rocce da eruzioni passate del vulcano. Mentre il magma si trova sotto un vulcano, si raffredda lentamente e forma cristalli, alcuni dei quali fungono da piccoli depositari mineralogici, tracciando le condizioni in cui si sono formati.
Ad esempio, una classe di minerali noti come anfiboli cambia chimica a seconda della temperatura e della pressione durante la cristallizzazione. La ricerca di questi cristalli nella roccia eruttata aiuta i ricercatori a conoscere le condizioni di questo antico sistema magmatico.
Il team ha combinato questi dati geochimici con ciò che sapevano delle dimensioni del sistema e ha eseguito simulazioni numeriche per determinare quanto velocemente potrebbe essersi raffreddato nel tempo e per vedere come potrebbe apparire l’impianto idraulico vulcanico oggi. Il risultato: Le rocce nella crosta superiore sotto il vulcano sono, in media, 15 per cento fuso, con alcune regioni alto come 45 per cento.
Il team ha verificato questo risultato creando un modello basato su misurazioni della conduttività elettrica per rocce precedentemente eruttate a temperature, pressioni e contenuto di acqua variabili. Questo li ha aiutati a interpretare ciò che è stato visto prima nelle misure di conduttività elettrica sotto Ciomadul.
Questo secondo approccio ha dato un risultato simile, suggerendo che la zona sotto il vulcano è effettivamente tra il 20 e il 58 per cento fuso. Mentre questo è un ampio intervallo per la quantità di magma che potrebbe persistere nei tubi sotterranei di Ciomadul, tutte le possibili condizioni del sottosuolo producono una quantità significativa di fusione per Ciomadul.
“Non abbiamo altre opzioni per spiegare l’anomalia geofisica”, afferma Laumonier.
I ricercatori ritengono che un’eruzione è possibile se un vulcano ospita più di circa il 45 per cento di roccia fusa. Al di sotto, il “sistema bloccato da cristalli, e non può eruttare”, dice Michael Ackerson, curatore di rocce e minerali allo Smithsonian National Museum of Natural History di Washington, DC
Quindi, questo recente analisi suggerisce che un’eruzione potrebbe essere possibile, al Ciomadul—ma questo non significa che è inevitabile.
Impianto idraulico pastoso
È importante sottolineare che questo studio sonda anche la questione di ciò che tali sistemi in profondità all’interno della Terra in realtà assomigliano.
“Il tropo tradizionale di una camera magmatica è questo grande, gigantesco e minaccioso blob di magma che si trova nella crosta che sta per scoppiare e ucciderci tutti”, dice Ackerson.
Ma la ricerca suggerisce sempre più che probabilmente non è il caso. Invece, i serbatoi di magma trascorrono la maggior parte della loro vita tranquillamente stufando nella crosta. Sono spesso almeno in parte cristallizzati, formando una zuppa pastosa e sassosa con proporzioni variabili di cristalli da fondere in tutto il sistema. Questo rapporto potrebbe drasticamente differire nell’impianto idraulico magmatico di un vulcano all’altro.
Per Ciomadul, i ricercatori ritengono che la roccia fusa si raccolga in due zone di poltiglia: una regione superiore tra tre e 11 miglia di profondità e un serbatoio più basso e più caldo che inizia intorno a 18,5 miglia. Ciascuna di queste zone è probabilmente composta da sacche sovrapposte di materiale fuso di temperatura e composizione leggermente diverse. Per ora, non è chiaro come le due zone si connettano con precisione, ma la nuova mappatura magmatica fornisce ancora preziose informazioni sul funzionamento interno di questo vulcano.
“Questo è un nuovo punto dati nella storia dei magmi globali”, afferma Ackerson. “Questo è un vulcano specifico in un punto specifico nel tempo, e questo ci aiuterà a ottenere un’immagine molto più ampia e sfumata di come i magmi si formano e si evolvono.”