L'Istituto di Scienza,
Tecnologia e Sostenibilità per le Ceramiche del Consiglio Nazionale delle Ricerche
di Faenza (CNR-ISSMC), che ne dà notizia, ha
coordinato uno studio internazionale che apre nuove prospettive nella
comprensione delle eruzioni vulcaniche altamente esplosive, le più pericolose
per le comunità che vivono in prossimità 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 dall’eruzione.
Utilizzando una
tecnica avanzata che sfrutta i raggi X per creare immagini ad alta risoluzione
– la pticografia a raggi X, disponibile presso i sincrotroni per l’analisi di
materiali direttamente in 3D su scala nanometrica – spiega la nota di CNR, il
team ha analizzato in maniera innovativa le forme tridimensionali dei
nanocristalli, o “nanoliti” che si formano nel magma durante la risalita verso
la superficie all’interno dei condotti vulcanici, quando si verifica
un’eruzione, con l’obiettivo 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'esplosività di
un'eruzione vulcanica, come la formazione di cristalli e bolle, e l'aumento
della viscosità del magma: fattori che influiscono sulla probabilità di
un'eruzione esplosiva. Comprendere tali processi permette, quindi, di ottenere
informazioni cruciali per una corretta valutazione del rischio.
l vulcano Masaya (Nicaragua), esempio di vulcano basaltico.
Le rocce analizzate in questo studio sono state prese dai depositi vulcanici di
un’eruzione altamente esplosiva di questo vulcano. Crediti foto: CNR.
Lo studio è
pubblicato su Nature Communications.
“Tali 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 convenzionali”, spiega Emily C. Bamber, ricercatrice del CNR-ISSMC e
autrice principale dello studio. “Attraverso 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 viscosità del magma e, in ultima analisi,
sull'esplosività. 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 magma”.
La ricerca è
stata condotta in collaborazione con un gruppo di ricercatori internazionale di
diverse università ed enti di ricerca: Università di Manchester (Regno Unito),
Università di Camerino (Italia), University College di Londra (Regno Unito),
Diamond Light Source (Regno Unito), INGV di Catania (Italia), Università di
Liverpool (Regno Unito), Università di Bristol (Regno Unito), Università di
Torino (Italia) e Università di Bayreuth (Germania).
“Il 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
viscosità del magma e, quindi, sulla probabilità di un'eruzione altamente
esplosiva”, prosegue Bamber. “In Italia, ad esempio, un vulcano basaltico come
l’Etna 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 è, pertanto, importante per valutare il rischio. L'utilizzo di
tecniche innovative basate su sincrotrone, come la pticografia a raggi X, può
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'esplosività nei
vulcani attivi”.
Questo filone
di ricerca sarà ulteriormente sviluppato da Bamber attraverso il progetto ERC
NANOVOLC del CNR-ISSMC, sotto la direzione del Principal Investigator Danilo Di
Genova.
In primo piano:
Ricostruzione 3D di un aggregato di nanocristalli osservato in una roccia
vulcanica (figura modificata dall’originale pubblicata nell’articolo Bamber et
al., 2025). La scala è di 1 micron. Crediti: CNR.
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