Nota dell’editore (6/4/18): Questa storia viene ripubblicata alla luce dell’eruzione mortale del vulcano Fuego del Guatemala domenica (3 giugno), che ha coperto i villaggi vicini con flussi di cenere in rapido movimento.
Attila Kilinc, capo del dipartimento di geologia dell’Università di Cincinnati, offre questa risposta. Più recentemente, il professor Kilinc ha studiato i vulcani delle Hawaii e di Montserrat.
Quando una parte del mantello superiore o della crosta inferiore della terra si fonde, si forma il magma. Un vulcano è essenzialmente un’apertura o uno sfiato attraverso il quale questo magma e i gas dissolti che contiene vengono scaricati. Anche se ci sono diversi fattori che innescano un’eruzione vulcanica, tre predominano: la spinta del magma, la pressione dei gas dissolti nel magma e l’iniezione di un nuovo lotto di magma in una camera magmatica già piena. Ciò che segue è una breve descrizione di questi processi.
Quando la roccia all’interno della terra si fonde, la sua massa rimane la stessa mentre il suo volume aumenta – producendo una fusione che è meno densa della roccia circostante. Questo magma più leggero sale verso la superficie in virtù della sua galleggiabilità. Se la densità del magma tra la zona di generazione e la superficie è inferiore a quella delle rocce circostanti e sovrastanti, il magma raggiunge la superficie ed erutta.
I magmi di composizione cosiddetta andesitica e riolitica contengono anche volatili dissolti come acqua, anidride solforosa e anidride carbonica. Gli esperimenti hanno dimostrato che la quantità di un gas disciolto nel magma (la sua solubilità) a pressione atmosferica è zero, ma aumenta con l’aumentare della pressione.
Per esempio, in un magma andesitico saturo d’acqua e sei chilometri sotto la superficie, circa il 5% del suo peso è acqua disciolta. Mentre questo magma si muove verso la superficie, la solubilità dell’acqua nel magma diminuisce, e così l’acqua in eccesso si separa dal magma sotto forma di bolle. Man mano che il magma si avvicina alla superficie, sempre più acqua si scioglie dal magma, aumentando così il rapporto gas/magma nel condotto. Quando il volume delle bolle raggiunge circa il 75%, il magma si disintegra in piroclasti (frammenti parzialmente fusi e solidi) ed erutta in modo esplosivo.
Il terzo processo che causa le eruzioni vulcaniche è un’iniezione di nuovo magma in una camera che è già piena di magma di composizione simile o diversa. Questa iniezione costringe parte del magma nella camera a risalire nel condotto ed eruttare in superficie.
Anche se i vulcanologi sono ben consapevoli di questi tre processi, non possono ancora prevedere un’eruzione vulcanica. Ma hanno fatto progressi significativi nella previsione delle eruzioni vulcaniche. La previsione riguarda il probabile carattere e il tempo di un’eruzione in un vulcano monitorato. Il carattere di un’eruzione si basa sul record preistorico e storico del vulcano in questione e dei suoi prodotti vulcanici. Per esempio, un vulcano in eruzione violenta che ha prodotto caduta di cenere, flusso di cenere e colate di fango vulcanico (o lahars) è probabile che faccia lo stesso in futuro.
Determinare i tempi di un’eruzione in un vulcano monitorato dipende dalla misurazione di una serie di parametri, tra cui, ma non solo, l’attività sismica del vulcano (in particolare la profondità e la frequenza dei terremoti vulcanici), le deformazioni del suolo (determinate utilizzando un tiltmetro e/o GPS, e l’interferometria satellitare), e le emissioni di gas (campionando la quantità di gas di anidride solforosa emessa tramite spettrometro di correlazione, o COSPEC). Un eccellente esempio di previsione di successo si è verificato nel 1991. I vulcanologi dell’U.S. Geological Survey hanno previsto accuratamente l’eruzione del 15 giugno del vulcano Pinatubo nelle Filippine, permettendo l’evacuazione tempestiva della base aerea di Clark e salvando migliaia di vite.