Editoriali Sismologia

Studio sismico mira a mappare l'interno della Terra in 3-D

Usando una tecnica che è simile a una scansione CT medica ("CAT"), i ricercatori di Princeton utilizzano onde sismiche dei terremoti per creare immagini delle strutture sotterranee della Terra, come placche tettoniche, serbatoi di magma e depositi minerali, che aiuteranno a meglio comprendere come avvengono i terremoti e le eruzioni dei vulcani.

 Quando un terremoto di 7.9 magnitudo ha colpito la provincia di Sichuan, nella parte centrale della Cina nel 2008, le onde sismiche si sono increspate attraverso la regione, rovesciando palazzine nella città di Chengdu, e rendendo ondeggianti edifici a 1.000 miglia di distanza a Shanghai.

Nella figura seguente, i due pannelli sulla destra mostrano 1200 chilometri in profondità di una fetta della Terra prese dai punti da B a B in Europa: la simulazione al computer ha rivelato che un frammento di una placca tettonica (in blu) sta affondando sotto la Grecia e la Bulgaria (in basso nel pannello di destra).

Anche se distruttivi, i terremoti forniscono benefici per un aspetto: aiutano i ricercatori a conoscere la struttura della Terra, che a sua volta potrebbe portare a previsioni più accurate sui danni da terremoti futuri e l'attività vulcanica. Con intercettazioni sulle vibrazioni sismiche di terremoti mentre viaggiano attraverso la Terra, i ricercatori sono in grado di rilevare l'esistenza di strutture come depositi di minerali, laghi sotterranei, e risalite di magma. Grazie ad una rete di rilevamento dei terremoti in crescita e computer superveloci, i geologi sono ora in grado di esplorare l'interno della Terra, una regione che è stata più inaccessibile che l'oceano profondo, o il pianeta più lontano del nostro sistema solare.

I ricercatori hanno avviato un ambizioso progetto per utilizzare i terremoti per mappare tutto il mantello terrestre, la roccia semisolida che si estende fino a una profondità di 1.800 chilometri, circa a metà strada verso il centro del pianeta e circa 300 volte più profonda di quello che gli esseri umani hanno mai perforato. Per l'attività, utilizzano uno dei supercomputer più veloci del mondo, il Titan, che può eseguire più di 20 quadrilioni di calcoli al secondo, e si trova presso il Dipartimento dell'Oak Ridge National Laboratory, in Tennessee.

"La Sismologia sta cambiando a un livello fondamentale grazie ai progressi nella potenza di calcolo", ha detto Tromp, autore principale dello studio: "Se qualcuno mi avesse detto che cosa la sismologia sarebbe diventata 20 anni fa, quando mi sono laureato a Princeton nel 1992, non ci avrei mai creduto."

Questa mappa mostra le variazioni sismiche relative alla velocità delle onde di taglio ad una profondità di 389 chilometri. I colori blu denotano una velocità media delle onde più elevata, e i colori rossi denotano una velocità media delle onde più lenta.

Per il progetto, Tromp userà onde sismiche di circa 3.000 terremoti di magnitudo 5.5 e superiore, associati allle migliaia di stazioni sismiche in tutto il mondo. Queste stazioni fanno registrazioni o sismogrammi, che dettagliano il movimento prodotto dalle onde sismiche, che in genere viaggiano ad una velocità di diverse miglia al secondo, per parecchi minuti.

"L'obiettivo finale è una mappa 3-D su scala globale", ha detto Tromp, che si aspetta di avere risultati preliminari alla fine di questo anno.

Le simulazioni al computer usano la velocità delle onde sismiche dai terremoti a rivelare l'esistenza di strutture sotterranee. nell'immagine sotto la visione del mantello sotto l'Oceano Pacifico, dove le onde lente sono mostrate in rosso e arancione, mentre le onde più veloci sono mostrate in verde e blu. Le onde più veloci sono associate a zone di subduzione, dove una placca tettonica affonda sotto un altro piatto.

Queste caratteristiche insolite potrebbero includere, ad esempio, un frammento di una placca tettonica che interruppe e affondò nel mantello. La mappa risultante potrebbe permettere ai sismologi di apprendere di più sulle posizioni precise delle placche tettoniche sottostanti, che possono innescare terremoti quando si spostano o scivolano una contro l'altra. Le mappe potrebbero anche rivelare le posizioni del magma che, se superficiale, provoca attività vulcanica. Le onde sismiche viaggiano, rallentano o accelerano a seconda della densità, temperatura e del tipo di roccia. Ad esempio, rallentano quando si viaggia attraverso una falda acquifera sotterranea o magma. Combinando i sismogrammi di molti terremoti registrati in molte stazioni, i geologi possono ora produrre un modello tridimensionale della struttura sotto la superficie terrestre.

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