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La CTBTO monitora e ascolta il nostro PIANETA

Dal terremoto in Nepal alle eruzioni vulcaniche in Cile, ai meteoriti che si infrangono sulla Terra. L'orecchio globale ascolta tutto!

Questo modo universale di guardare, ascoltare e annusare la Terra è il lavoro di un'organizzazione internazionale, la CTBTO, la Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization. Essa ha iniziato la sua rete di monitoraggio 18 anni fa per rilevare le esplosioni nucleari sulla Terra. Il Comprehensive Test Ban Treaty (Trattato di bando complessivo dei test nucleari - CTBT) è un trattato internazionale che proibisce i test nucleari in qualsiasi ambiente.La rete ha dimostrato che può fare ciò che per cui è stata progettata, ossia  per rilevare i test nucleari con grande affidabilità. Ad esempio, il 12 febbraio 2013, 94 stazioni di monitoraggio sismico della rete e due delle sue stazioni infrasuoni hanno rilevato e allertato gli Stati membri per un'esplosione nucleare con più di un'ora di anticipo ossia prima che la Corea del Nord annunciasse di aver condotto un test.

" Il sistema di monitoraggio internazionale della CTBTO ha trovato una missione più ampia rispetto a quella che i suoi creatori  avevano previsto: il monitoraggio di un Terra attiva e in continua evoluzione", dice Lassina Zerbo, Ph.D., segretario esecutivo della CTBTO. Alcuni paragonano il sistema a un gigante stetoscopio che guarda, ascolta, sente e annusa le irregolarità planetarie. Ad esempio, il 15 febbraio 2013, le stazioni di monitoraggio infrasuoni della CTBTO hanno rilevato i segni fatti da un meteorite  che era entrato nell'atmosfera e si è disintegrato nei cieli sopra Chelyabinsk, in Russia. La rete CTBTO, l'unica nel suo genere a livello mondiale per rilevare infrasuoni, ha registrato l'onda d'urto provocata dall'esplosione della palla di fuoco. Tali dati hanno aiutato gli scienziati ad individuare il meteorite e misurarne il rilascio di energia, la sua altitudine e la sua dimensione.

Un altro esempio: il campionamento atmosferico del sistema ha rintracciato il pennacchio invisibile di radioattività del disastro della centrale nucleare di Fukushima Daiichi nel marzo 2011, come si è diffuso in tutto il mondo. Ha dimostrato che la radioattività fuori dal Giappone era al di sotto dei livelli nocivi. Questa conoscenza ha aiutato i funzionari pubblici di sicurezza in tutto il mondo a capire quale linea di azione da intraprendere. "E' l'unico network globale che rileva la radioattività atmosferica e le onde sonore che l'uomo non può ascoltare", spiega Zerbo.

Scienziati, governi, organizzazioni non governative e le università hanno scoperto che le enormi quantità di dati raccolti dalla rete hanno una miriade di usi e benefici.

Ad esempio essi possono:

• Aiutare i centri di allerta tsunami ad emettere rapidi avvisi dopo un grave terremoto, in tempo quasi reale.
•  Migliorare modelli meteorologici per le previsioni meteorologiche sempre più precise.
•  Dare uno sguardo alle eruzioni vulcaniche.
•  Migliorare gli avvisi che le autorità dell'aviazione civile usano per mettere in guardia i piloti dalla polvere vulcanica dannosa, in tempo reale..
•  Fornire informazioni più precise sui cambiamenti climatici
•  Monitorare gli iceberg alla deriva nelle rotte di navigazione.
•  Aumentare la comprensione della struttura del nucleo interno della Terra.
•  Seguire le abitudini migratorie e gli effetti del cambiamento climatico sulla vita marina.
•  Tracciare le  grandi tempeste.

Per accedere ai dati, la CTBTO ha creato un Virtual Data Exploitation Centre. Ogni due anni la CTBTO ospita una conferenza scientifica e tecnica a Vienna. Quest'anno circa 1.000 scienziati e ricercatori si riuniranno per condividere le loro esperienze e conoscenze ed imparare gli uni dagli altri come utilizzare i dati. La conferenza di quest'anno CTBT Science and Technology, si terrà dal 22-26 giugno presso il Palazzo Hofburg, Vienna, Austria. Oltre a tale conferenza la CTBTO supporta incontri tecnici in cui gli scienziati hanno l'opportunità di incontrare conoscere e scambiare  informazioni.

La vasta rete di monitoraggio globale della CTBTO comprende ora 300 stazioni, alcune nelle zone più remote e inaccessibili della Terra. La rete cattura quattro tipi di dati: sismici, idroacustiche, infrasuoni e radionuclidi. È coompleta per circa il  90%. Al termine, il sistema avrà 337 stazioni poste a livello globale che potranno controllare efficacemente  ogni angolo del pianeta. Attualmente, la rete raccoglie circa 15 gigabyte di dati al giorno, che invia in tempo reale al centro di analisi, dei dati del CTBTO a Vienna, Austria. Da lì, un rapporto di analisi giornaliera viene inviato dalla CTBTO ai 183 Stati membri per il proprio uso e analisi.

"Il sistema internazionale è uno strumento fantastico per il monitoraggio di base, l'atmosfera, gli oceani, o l'ambiente del pianeta", spiega Raymond Jeanloz, Ph.D., professore di geofisica e astronomia presso l'Università della California, Berkeley.

"I dati CTBTO ci danno un assaggio di quello che succede nelle profondità della Terra" dice il professor Miaki Ishii, Ph.D., Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University.

"I dati globali sono estremamente utili perché abbracciano decenni, sono di alta qualità e molto calibrati,'"dice Randy Bell, direttore del Centro internazionale di dati della CTBTO. I dati possono essere utilizzati per analizzare gli eventi locali, regionali o globali.

Il tesoro di dati CTBTO accumulati nel corso degli ultimi 18 anni stanno guadagnando nuovi elementi in tutto, dalla struttura interna della Terra per conoscere le perturbazioni atmosferiche al  ruolo che esse svolgono nel cambiamento delle condizioni meteorologiche.

Ad esempio, il numero di eventi sismici registrati e analizzati al Centro Dati Internazionale della CTBTO varia a seconda della quantità di attività in tutto il mondo. In una giornata tipica, il centro analizza oltre 30.000 segnali sismici identificando  circa 130 eventi sismici che soddisfano i criteri rigorosi. Alcuni eventi sono valutati in alcune stazioni mentre altri eventi sono rilevati in tutto il mondo. Le onde sismiche e acustiche viaggiano a velocità diverse e lungo diversi percorsi in modo che analizzando i vari segnali consente di individuare il tempo, il luogo e l'intensità degli eventi registrati. "Al di là di controllo nucleare, abbiamo bisogno di capire tutti i tipi di eventi sismici" dice Bell. Essi hanno migliorato la nostra comprensione della Terra stessa. Anche se molti Paesi hanno i loro propri sistemi di monitoraggio sismico, i monitor della CTBTO sono globali, permanenti, calibrati e i dati sono condivisi equamente. Uno dei meriti principali del sistema CTBTO è che ha una serie di stazioni fisse che fornisce un monitoraggio di base stabile. Per l'Africa sub-sahariana, la rete sismica della CTBTO è strumentale per il monitoraggio e fornisce dati sulla sismicità della regione.  Nel 2006 in Mozambico, per esempio, i dati CTBTO sono stati usati per individuare con precisione l'epicentro di un terremoto di magnitudo 7.0. Ecco allora che  informazioni importanti ci aiutano a capire i rischi sismici e a conoscere il modo migliore per progettare e costruire le future strutture sensibili, come scuole e ospedali.

Il CTBTO monitora gli infrasuoni, le onde sonore a frequenze troppo basse per essere rilevata dall'orecchio umano con 48 stazioni. Altre quattro sono in costruzione e altre otto sono in programma. Venti stazioni di monitoraggio infrasuoni della CTBTO hanno rilevato i  segnali fatti da un meteorite che è entrato l'atmosfera e disintegrato nei cieli sopra Chelyabinsk, Russia il 15 febbraio 2013. Una stazione in Antartide, a circa 15.000 chilometri di distanza, ha rilevato un suono sub-audio del meteorite. La stazione ha rilevato onde sonore generate dall'esplosione due volte, viaggiando in direzioni opposte. Quindici stazioni hanno registrato il meteorite che esplose sopra Sulawesi, in Indonesia, nel mese di ottobre 2009. Quello di Chelyabinsk era da 10 a 50  volte più energico. La sensibilità dei sensori infrasuoni della CTBTO aiuta scienziati a misurare il numero di meteoriti che bruciano nell'atmosfera; molte di queste esplosioni in aria sarebbero altrimenti passate  inosservati. Correlare gli infrasuoni e le altre osservazioni di meteoriti da agli scienziati una migliore comprensione delle popolazioni di "oggetti vicini" alla Terra e approfondimenti nel processo che porta alla formazione del Sistema Solare. La capacità del sistema di tenere traccia delle perturbazioni atmosferiche, le eruzioni vulcaniche, tempeste o altre turbolenze su larga scala, fornisce un modo per migliorare le previsioni del tempo e, utilizzando quasi due decenni di dati accumulati, tenere traccia dei cambiamenti climatici. Elisabeth Blanc, Ph.D., Research Director at France's Atomic Energy and Alternative Energies Commission, è a capo di un progetto europeo per migliorare i modelli di previsione del tempo a lungo termine sulla base di temperatura e vento che cambiano nella stratosfera, utilizzando alcuni dei dati di infrasuoni del CTBTO.

"Due settimane dopo un importante riscaldamento stratosferico che è stato rilevato alla fine del 2012, il tempo in Europa è cambiato radicalmente" dice Blanc. "Pensiamo che questo fosse legato al riscaldamento stratosferico. Se la nostra ricerca conferma gli effetti di questo tipo di cambiamenti, i modelli meteo potrebbero prevedere in anticipo di diverse settimane o anche di una stagione. Questo sarebbe molto importante, ma non siamo ancora riusciti nell'intento".

Con il suo continuo monitoraggio dei suoni subacquei, la rete della CTBTO di 11 posti di ascolto subacqueo aggiunge un'altra dimensione alla rete. Situate in profondità, nella maggior parte delle acque remote del mondo, queste stazioni idroacustiche ascoltano i terremoti nelle Ande e in tutto Pacifico settentrionale. I dati provenienti da stazioni idroacustici nonché sismiche della CTBTO sono utilizzati per eventuali allarmi tsunami. I dati sono forniti in tempo quasi reale nei centri di allerta tsnunam, in particolare quelle che coprono il Pacifico e l'Indiano, per aiutarli ad emettere avvertimenti più tempestivi e precisi. Allo stato attuale, i centri di allerta tsunami in 13 Paesi con un alto rischio di tsunami riceveno  dati provenienti da circa 100 stazioni CTBTO.

Queste stazioni rilevano  e monitorano anche i  blocchi di iceberg alla deriva e la migrazione delle balene. "I dati sono un vero e proprio tesoro per coloro che studiano i mammiferi marini", dice Mark Prior, Ph.D., un ex membro del personale CTBTO ora con l'Organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata. Alcuni ricercatori stanno utilizzando i dati per tracciare le abitudini migratorie di una particolare specie di Blue Whale che risiede nell'Oceano Indiano, ma si vede anche in Alaska. Questi studi aiutano i ricercatori a stimare le densità e le dimensioni della popolazione di balene.

Il sistema potrebbe anche contribuire a determinare il tempo e il luogo di grandi impatti di aerei ed esplosioni. Nel caso del volo MH370 della Malaysia Airlines che si crede sia caduto in mare, i ricercatori australiani e statunitensi stanno ancora esaminando i dati di indizi del destino dell'aereo di linea.

Inoltre quotidianamente  il Centro internazionale di dati analizza oltre un migliaio di spettri di radiazione atmosferica da tutto il mondo per rilevare tracce minime di rari isotopi che potrebbero indicare un'attività nucleare. La possibilità di monitorare particelle radioattive e gas nobili, soprattutto xenon, un gas emesso nell'esplosioni nucleari, aggiunge un'altra dimensione alla rete. Quaranta delle 80 stazioni di rilevamento di nuclidi radioattivi saranno in grado di rilevare gas nobili, tra cui lo xenon. " Il monitoraggio CTBTO ha rilevato quantità sorprendenti di xeno", spiega Gerhard Wotawa, Ph.D., un meteorologo dell'Istituto Centrale di Meteorologia e Geodinamica in Austria. "La fonte non è le  centrali nucleari o test nucleari come primo sospetto, ma la produzione di radioisotopi medici, una scoperta che ha spinto la ricerca di modi per limitare le emissioni e ridurre i livelli globali di radioattività. Solo pochi impianti producono questi isotopi, ma fermarli non è un'opzione. Se ci fermiamo alla produzione, saremo a  corto di trattamenti contro il cancro ", dice.

Dal momento che il problema è venuto alla luce, CTBTO ha unito le forze con 10 medici delle società di produzione di isotopi, che hanno promesso di ridurre le emissioni o portare le emissioni dello xeno a zero.

Il CTBTO traccia anche la radioattività che fuoriesce dal pennacchio di vulcani attivi e le particelle di berillio-7 che sono prodotte naturalmente e si muovono con la circolazione atmosferica. Osservare i  grandi modelli di circolazione atmosferica è utile per comprendere i modelli atmosferici come le  tempeste tropicali. Le nazioni del mondo hanno investito circa 1 miliardo di dollari per creare l'orecchio globale. 

Ali Dorate

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