Previsione dei terremoti, un falso problema.

Mappa del rischio sismico mondiale. Da qui: http://www.seismo.ethz.ch/static/gshap/

Attualmente è impossibile riuscire a prevedere  quando e  dove avrà luogo un terremoto ed  evacuare così in anticipo le zone che stanno per essere colpite.  È tuttavia possibile stimare  –  sulla base della frequenza degli  eventi passati  –  la probabilità che un sisma colpisca una regione e ridurre  i danni realizzando per tempo strutture  antisismiche.Per poter essere realmente utilizzabile, qualunque metodo di previsione basato su uno o più precursori dei terremoti    deve fornire  con un certo intervallo di anticipo il tempo, il luogo e l’intensità del sisma che si verificherà.  Se si afferma   di essere in grado di determinare in anticipo un terremoto bisogna essere in grado  di fornire  i  dati citati  sopra prima che il sisma di verifichi. Altrimenti le affermazioni generiche a posteriori hanno la stessa validità di quelle astrologiche, con la colpa ulteriore di distogliere l’attenzione dal reale problema: la realizzazione di case ed edifici seguendo norme e criteri di costruzione antisismici.

 Il terremoto di Haicheng, verificatosi nel 1975  nel nord-est della Cina (M 7.3) è uno dei pochi casi in cui sia stato possibile prevedere l’arrivo di un sisma. In quel caso erano presenti la maggior parte dei precursori: scosse telluriche, deformazione geodetica, cambi di altezza, colore e chimica dell’acqua,  comportamento anomalo degli animali. Sulla base di questi segnali il governo cinese emanò     un ordine di evacuazione nel giorno del terremoto[i] salvando la  vita della maggior parte degli abitanti del luogo.

Di solito però la terra non ci fornisce  segnali così chiari ed univoci e – anche se un terremoto  è spesso accompagnato da uno o più  di questi sintomi,  nessuno di essi è presente in ogni evento. Perciò l’analisi di questi segnali può essere solo effettuata a posteriori su vari campioni di terremoti e senza  che possa – per il momento – fornire indizi su future predizioni.

Molti dei precursori dei terremoti sono correlati  con il sisma in quanto dovuti alle deformazioni delle rocce che si verificano prima del terremoto. Tuttavia il gran numero di parametri liberi nei modelli geofisici di frattura e propagazione delle scosse non consente ancora di verificare in dettaglio queste ipotesi o di utilizzare questi metodi in maniera operativa.

In ogni caso, le  ricerche  sui meccanismi che causano i terremoti e lo studio dei fenomeni ad essi correlati, in particolar modo dei relativi precursori, sono di fondamentale importanza per poter riuscire  un giorno a determinarne in anticipo l’arrivo di un sisma.

Tra questi segnali, quelli maggiormente studiati sono:

Radon

Il radon è un gas radioattivo, incolore ed insapore. È un gas nobile chimicamente inerte, come l’elio ed il neon. Per il suo peso, tende ad accumularsi sul pavimento degli ambienti chiusi dove può contribuire in maniera cospicua alla dose di radiazione annua. Per questo motivo vengono periodicamente effettuati  monitoraggi di abitazioni e scuole costruite su materiali ricchi di radon, come il tufo o la pozzolana.

È quindi  possibile immaginare che il radon possa fuoriuscire da microfratture che precedono la scossa principale. Con un’opportuna rete di rivelatori sarebbe, quindi, auspicabile riuscire a rivelare incrementi di questo gas e da questi risalire alla posizione ed intensità del sisma imminente. In tal senso furono fatti vari studi da più gruppi indipendenti negli anni ’70 ed ’80,  ma senza che fosse messa in evidenza alcuna forte correlazione e soprattutto senza che fosse possibile utilizzare questo eventuale segnale per poter dare un allarme in tempo utile. Ad esempio, uno studio sistematico[ii] che misurava la quantità di radon nell’acqua geotermica sino a profondità di 1300 metri ha   correlato l’incremento di radon con l’arrivo di  terremoti di magnitudine tra 2 e 4 in nove casi. Tuttavia 48 terremoti della stessa magnitudine non sono stati accompagnati da alcun aumento di radon ed in 7 casi la fluttuazione del gas radioattivo non è stata seguita da alcun sisma.

Luminescenza

Tra gli altri fenomeni osservati prima di un terremoto vi sono quelli di luminescenza. Si tratta di fenomeni luminosi di vario genere che avvengono di solito in condizioni di bel tempo. A seconda del loro aspetto vengono classificati in fulmini, bande luminose, luci globulari, fiamme e lingue di fuoco. Osservazioni di questi fenomeni sono state riportate in varie parti del mondo, sia in concomitanza che in assenza di terremoti.  Vari eventi di questo genere furono osservati in concomitanza del sisma dell’Aquila del 2009[iii], di solito con scariche elettriche che avvengono più di frequente in presenza di asperità del terreno, dove si possono raggiungere tensioni – presumibilmente per effetto piezoelettrico – più alte.

Onde elettromagnetiche e raggi cosmici

La teoria alla base di questo fenomeno, avanzata da ricercatori russi negli anni ’80, è che le compressioni  della roccia ed i loro spostamenti prima di un terremoto possano agire come un gigantesco cristallo piezoelettrico[iv]. Questi cristalli sono comunemente usati negli accendigas senza batterie e sfruttano la proprietà di alcuni materiali di poter emettere una scarica elettrica se percossi con un colpo secco.  Analogamente, è  possibile pensare che perturbazioni elettriche e magnetiche siano presenti prima di un sisma e  che onde elettromagnetiche   si riescano a propagare nello spazio oltrepassando la ionosfera.

Un modello in scala della fasce di Van Allen, da qui: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/b/b7/Simulated-van-allen-belts.jpg

Questo segnale può raggiungere la fascia di protoni intrappolati intorno alla Terra , dove può essere rilevato con maggiore facilità. Le fasce di radiazione, o di Van Allen,   si comportano infatti come una gigantesca antenna sensibile alle più piccole variazioni del campo magnetico terrestre. L’aspetto sorprendente è che misure preliminari raccolte da ricercatori russi e americani nel corso di più di 15 anni, e analizzate in dettaglio dagli scienziati italiani e russi, suggeriscono che questa antenna naturale possa rivelare fenomeni precursori di intensi terremoti con circa quattro o cinque ore di anticipo.

Precedenti misure eseguite a terra hanno permesso di osservare che nella zona di un futuro terremoto si originano nel sottosuolo onde elettromagnetiche di diversa frequenza; fra queste, solo le onde di bassa frequenza riescono a raggiungere l’atmosfera, ad attraversarla e a interagire con le fasce di Van Allen. Le particelle intrappolate (protoni, elettroni ed anche una minima parte di antiprotoni), in continuo movimento attorno alla Terra lungo orbite determinate dal campo magnetico, si comportano come treni lanciati a fortissima velocità sui binari del campo magnetico terrestre. Come uno scambio ferroviario, l’impulso trasmesso in orbita dall’imminente terremoto può deviare la loro rotta su un altro binario e il ‘dirottamento’ si traduce immediatamente in un aumento del flusso di  particelle nelle zone appena occupate. Proprio misurando queste variazioni, non è escluso che si possa stabilire la regione in cui è avvenuta l’emissione delle onde elettromagnetiche di bassa frequenza e quindi il luogo in cui si verificherà il presunto terremoto.

Molte nazioni sono attive in questo campo: alla rete di sensori terrestri (tra le più sviluppate vi è quella giapponese) si aggiunge quella satellitare. Tra  queste citiamo quella del CNES, l’agenzia spaziale francese, che  ha lanciato nel 2004 Demeter (Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions), un satellite  rivolto allo studio di disturbi ionosferici causati da attività sismica e vulcanica. Il satellite   è stato operativo sino al 2010, e conteneva una serie di rivelatori di campi elettrici, magnetici ed onde radio di bassissima frequenza che potrebbero essere emesse in concomitanza o prima di un evento sismico.

Anche in Italia questi studi proseguono da vari anni ad un precursore lanciato nel 2005, Lazio-SIRAD seguì una proposta per un satellite italiano, Esperia. Questo purtroppo si fermò ad uno studio preliminare con l’Agenzia Spaziale Italiana.  A questo sono seguiti altri progetti: sono  ancora in fase di   definizione, ma si spera di poter tornare a parlarne presto.

In ogni caso, per quanto affascinanti siano queste ricerche,  piuttosto che chiederci come fare per prevedere i terremoti (e la risposta sarebbe aumentare i fondi agli enti di ricerca preposti), dovremmo chiederci perché  spesso in Italia non si riesca non solo a costruire secondo le norme antismiche ma anche quelle di normale ingegneria.

 

Bibliografia

[i]Kelin Wang1, et al, Bulletin of the Seismological Society of America June 2006 v. 96 no. 3 p. 757-795

[ii]E  Hauksson,  J. Goddard, Radon Earthquake Precursor Studies in Iceland, Journal of Geophisical Research, 86, B8,7037-7054, 1981doi:10.1029/JB086iB08p07037

[iii]C. Fidani, The earthquake lights (EQL) of the 6 April 2009 Aquila earthquake,in Central Italy, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 10, 967–978, 2010

[iv] Ionospheric Precursors of Earthquakes, Sergey Pulinets (Author), Kyrill Boyarchuk

Fraser-Smith, A.C. Bernardi, P.R. et. al, Low Frequency Magnetic Field Measurements Near the Epicenter of the MS 7.1 Loma Prieta Earthquake, Geophys. Res. Lett. 21, 2195-2198, 1990

Aleshina et al., Correlation between Earthquake Epicenters and of the Solar Anomalous and Magnetospheric Particle Explorer, Cosmic Research, 30, n.1, 1992

Galper et al., Interrelation between High-Energy Charged Particle Fluxes in epicenter of an incipient earthquake, Cosmic Research, 27, 789, 1989

Voronov S.A. , A. M. Galper, et. al, Increases in High Energy Charged Particle Fluxes, near the South Atlantic Magnetic Anomaly and the Seismicity of the Earth, Cosmic Research 28, 289, 1990.

A. Galper in Yu. I. et al. 1992, Precipitation of high energy captured particles in the magnetosphere above epicenter of an incipient earthquake, Cosmic Research 30, 8u9, 1992.

SAMPEX Phase A Report to the Italian Space Agency of the Esperia project, july 2001

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Author: Marco Casolino

Fisico, è Primo ricercatore presso l’Istituto nazionale di fisica nucleare, all’Università di Roma Tor Vergata e lavora presso laboratori giapponesi del Riken, ove è Team leader di un gruppo di ricerca rivolto alla fisica spaziale. Si occupa prevalentemente di fisica fondamentale (materia, antimateria e ricerca di materia oscura), di fisica delle astroparticelle di alta energia e di metodi di protezione degli astronauti dalla radiazione spaziale. Ha partecipato alla costruzione ed al lancio di una decina di strumenti e rivelatori posti a bordo di satelliti (esperimenti Pamela, NINA-1, NINA-2) delle stazioni spaziali Internazionale (esperimenti Altcriss, Sileye-3, Altea, Lazio) e MIR (Sileye-1 e 2).Ha più di 200 pubblicazioni su riviste scientifiche internazionali, tra cui Nature e Science. Nel 2011 ha pubblicato un saggio “Come Sopravvivere alla Radioattività” e un thriller ambientato in Giappone:”Grikon”. Cura un blog su temi scientifici: La curva dell’energia i legame.

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  • Caro Marco, l’articolo è davvero interessante e completo perchè riesce in poche righe a riassumere davvero quello che è la situazione nella ricerca sulla previsione dei terremoti.
    Mi fa sorridere l’ultima tua frase/domanda perchè mi fa venire in mente come la ricerca in alcuni campi, tra cui la geologia o la sismologia, venga spesso additata come priva di fini utilitaristici per l’uomo e per questo lasciata povera e poi quando, come nel caso di Lazio-SIRAD, si voleva realizzare una ricerca di base (comprensione dei terremoti) a fini di protezione e prevenzione dei danni i fondi scarseggino comunque.
    Questo per dire che prima di aumentare i fondi per la ricerca o costruire case meglio ingegnerizzate si debba porsi delle domande fondamentali sul quale ricerca vada finanziata per distribuire meglio i pochi fondi che si hanno a disposizione e se forse piuttosto che prevedere dei fondi di aiuto per le popolazioni che verranno colpite si debba investire quei soldi in attività di verifica/vilanza del rispetto delle norme tecniche antisismiche che non mancano di certo nel campo edilizio.

    • Ciao Marco,
      grazie mille. Sono d’accordo con te, bisognerebbe aumentare i fondi della ricerca e soprattutto fare prevenzione e verifiche, costerebbe una frazione di quanto si spende per ricostruzioni che non avvengono….

    • domenico zia

      salve a tuttti.
      sul web si puo’ dire di tutto…basta che uno scrive………………….
      purtroppo in merito a cio’, il diretto interessato si occupa della logistica del progetto tellus.
      non ho letto neanche tutto l’articolo che fa’ capo.
      ok prevedere un terremoto come un orologio svizzero in merito ad epi ed ipo centro, magnitudo ed effetto sul territorio, mi sembra alquanto impossibile ad oggi per gli esseri umani.(per gli alieni non penso…)
      cmq. tornando a noi, ci sono studi fatti da persone cometenti in materia, che dal punto di vista scientifico danno dei risultati realistici, basti vedere dei grafici sul sito della fondazione giuliani.
      quindi con una dose adeguata di intelletto, sarebbe oportuno aiutare (:::;:::;–.-come faccio io) chi puo’ veramente aiutare il popolo.
      tra l’altro sono un terremotato ed opero nella ricostruzione, nonche nella parte scientifica che si occupa proprio della previsione dei terremoti, e lavoriamo con los angeles – italia – taiwan – russia.
      sarebbe opportuno informarsi prima di divulgare pensieri riduttivi per l’essere umano.
      buonaserata, lettore

      • Grazie mille del commento, al riguardo sarebbe molto interessante avere qualche link e qualche riferimento ad articoli di letteratura scientifica.

        • ottimo articolo.. ps: non solo le norme ingegneristiche io direi nemmeno quelle del buonsenso a volte! (basta dire che da noi è venuto giù il muro scolmatore della diga di montedoglio e tutto taceva e tutto tace.)
          ps come associazione radioamatori contribuiamo al progettto “segnali dalla terra” dell INGV ed il dottor Fidani ricercatore all’ università di Perugia ed all’istituto BINA terremoti di Perugia,
          studioso dei precursori sismici elettromagnetici ha istallato una sua stazione di rilevamento dei precursori presso la nostra sede.
          la sua apparecciatura monitorizza il campo elettrico alla ricerca dei precursori, mentrela nostra
          quello magnetico.
          purtroppo non ho dati da darti però ^_^

          ciao augusto..

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