Un team di ricercatori del Caltech ha utilizzato tecniche di imaging avanzate per studiare l’aumento dell’attività sismica nella Caldera della Long Valley in California, un supervulcano in stato di dormienza.
La Caldera della Long Valley: un supervulcano dormiente
Dagli anni ’80, gli scienziati hanno notato periodi significativi di inquietudine in una regione delle montagne della Sierra Nevada orientale in California. Questa regione è caratterizzata da sciami di terremoti e dal terreno che si gonfia e si solleva di quasi mezzo pollice all’anno durante questi periodi. Questa attività è preoccupante perché l’area, chiamata Caldera della Long Valley, si trova sopra un enorme supervulcano dormiente. Settecentosessantamila anni fa, la Caldera della Long Valley si formò in un’esplosione violenta che mandò 650 chilometri cubici di cenere nell’aria, un volume che potrebbe coprire l’intera area di Los Angeles con uno strato di sedimenti spesso 1 chilometro.
Immagini rivoluzionarie rivelano nuove intuizioni
Qual è la causa dell’aumento dell’attività nelle ultime decadi? Potrebbe essere che l’area si stia preparando a eruttare di nuovo? O l’aumento dell’attività potrebbe effettivamente essere un segno che il rischio di un’esplosione massiccia sta diminuendo?
Per rispondere a queste domande, i ricercatori del Caltech hanno creato le immagini sotterranee più dettagliate fino ad oggi della Caldera della Long Valley, raggiungendo profondità fino a 10 chilometri all’interno della crosta terrestre. Queste immagini ad alta risoluzione rivelano la struttura della terra sotto la caldera e mostrano che l’attività sismica recente è il risultato di fluidi e gas che vengono rilasciati mentre l’area si raffredda e si stabilizza.
Tecniche innovative di imaging
Per creare immagini sotterranee, i ricercatori deducono come appare l’ambiente sotterraneo misurando le onde sismiche dei terremoti. I terremoti generano due tipi di onde sismiche: primarie (onde P) e secondarie (onde S). Entrambi i tipi di onde viaggiano a velocità diverse attraverso materiali diversi: le onde sono rallentate da materiali elastici come i liquidi ma viaggiano rapidamente attraverso materiali molto rigidi come la roccia. L’uso di sismometri in varie posizioni consente di misurare le discrepanze nel tempismo delle onde e determinare le caratteristiche dei materiali – quanto elastici o rigidi – attraverso i quali hanno viaggiato. In questo modo, i ricercatori possono creare immagini dell’ambiente sotterraneo.
Il ruolo dei cavi in fibra ottica
Sebbene ci siano diverse dozzine di sismometri posizionati in tutta la regione della Sierra orientale, la tecnica di Zhan utilizza cavi in fibra ottica (come quelli che forniscono internet) per effettuare misurazioni sismiche in un processo chiamato sensing acustico distribuito (DAS). Il tratto di cavo di 100 chilometri utilizzato per immaginare la Caldera della Long Valley era paragonabile a un tratto di 10.000 sismometri a singolo componente. Nel corso di un anno e mezzo, il team ha utilizzato il cavo per misurare più di 2.000 eventi sismici, la maggior parte troppo piccoli per essere avvertiti dalle persone. Un algoritmo di apprendimento automatico ha elaborato queste misurazioni e sviluppato l’immagine risultante.
Prossimi passi
Successivamente, il team prevede di utilizzare un cavo lungo 200 chilometri per immaginare ancora più in profondità nella crosta terrestre, fino a circa 15-20 chilometri di profondità, dove la camera magmatica della caldera – il suo “cuore pulsante” – si sta raffreddando.