Utilizzare i raggi cosmici per fare una radiografia dei crateri sommitali dell’Etna. Questo il cuore della ricerca recentemente pubblicata su Nature Scientific Reports da un gruppo interdisciplinare di ricercatori catanesi impegnato negli ultimi tre anni nel progetto “MEV” (Muography of Etna Volcano), i cui risultati aprono di fatto la strada alla possibilità di un monitoraggio a medio termine della struttura interna dei vulcani.

L’INIZIATIVA. «Quando i raggi cosmici impattano con la nostra atmosfera – spiega il prof. Francesco Riggi, Ordinario di Fisica Sperimentale al Dipartimento di Fisica e Astronomia “Ettore Majorana” dell’Università di Catania – si genera un flusso di particelle molto penetranti, dette “muoni” che possono essere utili per verificare l’opacità di un oggetto particolarmente spesso, in modo simile a quanto si fa con i raggi X. Nel nostro caso abbiamo pensato di sfruttarle per studiare l’Etna». Il prototipo di “telescopio muonico” è stato progettato e realizzato circa tre anni fa presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Catania e in seguito posto a 3.100 metri d’altezza sul fianco del Cratere di Nord-Est. «Per fare questo – continua il professore – abbiamo coinvolto il Dipartimento di Biologia e Scienze Ambientali dell’Università di Catania, l’INGV e il Parco dell’Etna. Il loro aiuto, all’inizio, è stato indispensabile dal punto di vista logistico, perché accedere in certe zone del vulcano, soprattutto se si trasporta strumentazione, è tutt’altro che banale».

Una immagine estratta dallo studio pubblicato su Nature Scientific Report

LO STUDIO. In particolare, la collaborazione con il vulcanologo prof. Carmelo Ferlito ha fatto sì che i fisici conducessero l’esperimento con una precisa prospettiva: quella di verificare e spiegare una dinamica fino ad allora solamente ipotizzata. «Dopo aver estratto i dati del 2017 – spiega il prof. Domenico Lo Presti, Ricercatore di Fisica Sperimentale dell’Università di Catania e prima firma nello studio pubblicato su Nature – siamo riusciti a vedere una cavità sita a circa 150 metri sotto il cratere, dimostrando di fatto la validità di un modello vulcanologico il quale prevede la possibilità che dopo un’eruzione rimangano delle zone di gas e lava incandescente in equilibrio nella zona sottostante il cratere. Queste ultime erodendo lentamente dall’interno il “tappo” di roccia superiore causano a un certo punto un cedimento strutturale il quale avvia una nuova eruzione». Il confronto con le radiografie effettuate negli anni successivi ha consentito ai ricercatori di studiare anche la presenza e l’apertura di alcuni condotti di comunicazione fra diverse bocche del cratere. 

Il telescopio muonico. Immagine estratta dallo studio pubblicato su Nature Scientific Report

DALLA SICILIA AL GIAPPONE. Il successo scientifico del progetto “MEV”, presentato in diversi contesti internazionali, ha portato i fisici catanesi ad avviare una collaborazione con l’Università di Tokyo e il professor Hiroyuki K. M. Tanaka, tra i pionieri dell’utilizzo della muografia per studiare i vulcani. «L’idea – spiega ancora il prof. Lo Presti – è quella di trasportare il nostro prototipo in Giappone, al fine di poter studiare il vulcano Sakurajima, mettendo a confronto i dati ottenuti dalle nostre apparecchiature con quelli prodotti dall’osservatorio del prof. Tanaka». All’interno dell’accordo – già finanziato e che coinvolge oltre agli atenei di Catania e Tokyo il Wigner Research Center ungherese – è prevista anche la costruzione e l’installazione di un nuovo osservatorio muografico sull’Etna composto da una rete di telescopi ad alta quota. Quest’ultimo consentirebbe da un lato di ottenere un monitoraggio continuo del Vulcano, dall’altro, combinando più prospettive, di poter avere una raffigurazione tridimensionale del suo interno». L’utilizzo combinato di più tecnologie permetterebbe inoltre una scansione più profonda e non limitata a 300 metri sotto la vetta, con ricadute importanti sulle previsioni che un team di fisici e vulcanologi potrebbe elaborare. «Sebbene a oggi – concludono i due fisici – i nostri studi non riescano a prevedere, ad esempio, cosa accadrà nelle 24 ore successive, poiché i dati hanno bisogno di tempo per essere raccolti e analizzati, l’esperimento compiuto negli ultimi tre anni ha dimostrato come sia possibile avere delle previsioni a medio termine, con una scala dei tempi stimabile in alcune settimane».

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