Cosa porta alla scienza l’eruzione del vulcano Cumbre Vieja de La Palma

Da quando la lava ha iniziato a eruttare dall’interno del vulcano Cumbre Vieja di La Palma, il 19 settembre, una corsa contro il tempo ha guidato la vita dell’isola canaria.

Cercare di rispondere alla crisi umanitaria attraverso la scienza è diventato l’obiettivo principale di vulcanologi, sismologi, geologi e di una lunga lista di professionisti che monitorano il vulcano giorno e notte, minuto per minuto.

Dopo quasi un mese, la catastrofe continua il suo corso: l’energia del vulcano spinge fuori fiumi di lava che hanno già devastato quasi 2.000 edifici, secondo i dati della Valmesa.

A livello scientifico, tuttavia, l’eruzione rappresenta un’opportunità unica per studiare questi processi e prevederli meglio in futuro.

È un laboratorio vivente in cui testare linee di ricerca teoriche e scoprire nuove linee di analisi che potrebbero non essere mai state considerate prima.

“Sebbene pensassimo che questi vulcani subissero tre processi ben definiti: lo svuotamento, l’eruzione e l’estinzione, abbiamo visto che non è così”.

“Il nostro unico strumento per aiutare la popolazione di La Palma è la scienza”, afferma Eugenio Fraile, ricercatore dell’Istituto spagnolo di oceanografia responsabile della nave scientifica Ramón Margalef, ancorata a 500 metri dalla colata lavica che si sta dirigendo verso il mare aperto guadagnando terreno nell’oceano.

“Con queste conoscenze, quando dovremo nuovamente affrontare una nuova crisi sismo-vulcanica, avremo questi pezzi del puzzle, queste chiavi per avere una visione più generale del processo e per anticipare ciò che potrebbe accadere per ridurre al minimo le conseguenze di queste crisi”.

Il giorno dell’eruzione, il vulcanologo del National Geographic Institute Stavros Meletlidis è stato uno dei primi scienziati ad arrivare sul posto.

“Ero a quasi un chilometro di distanza dal punto in cui il vulcano si è aperto e avevo sorvolato l’area in cui si è verificata l’eruzione quella mattina”, spiega.

“Anche se a livello umano è una catastrofe, dal punto di vista scientifico è un’immensa opportunità per studiare i processi attraverso la rete di monitoraggio vulcanico che il National Geographic Institute aveva dispiegato sull’isola.

Volevamo vedere cosa succede sotto i nostri piedi per cercare di collegare ciò che vediamo in superficie con ciò che viene registrato nel sottosuolo.

Solo tre giorni dopo che la lava del vulcano di La Palma ha raggiunto il mare, il 2 ottobre 2021, la nave oceanografica Ramón Margalef ha registrato il delta lavico che si stava formando sulla superficie dell’Oceano Atlantico.

Mentre Cumbre Vieja continua a sputare lava e a trasformarsi, l’eruzione continua a evolversi e a far sì che il nuovo terreno vulcanico entri in un nuovo ciclo ecologico, diverso a molti livelli.

“Questa è stata la prima eruzione nelle Isole Canarie in cui la risposta scientifica e il monitoraggio del processo sono stati estremamente professionali”, afferma Pablo J. González, ricercatore di vulcanologia presso il CSIC di La Laguna, Tenerife.

“La quantità e la varietà di dati raccolti ci darà l’opportunità di comprendere aspetti sconosciuti del sistema magmatico, dello stile e dei prodotti eruttivi e delle dinamiche temporali dell’eruzione non solo a La Palma, ma anche nelle Isole Canarie e in altre isole vulcaniche”. 

Com’è prevedibile, una delle domande a cui gli esperti stanno cercando di rispondere più rapidamente è la misura in cui questo violento fenomeno naturale influenzerà i diversi ecosistemi.

Per la natura stessa dei vulcani, la loro attività è imprevedibile.

Come hanno dimostrato le ultime eruzioni del Kilauea nelle Hawaii e del Gedingadalir in Islanda, gli effetti delle eruzioni vulcaniche sull’ambiente possono essere molteplici e devono essere studiati sul campo, in particolare per confermare o confutare vecchie previsioni.

Secondo José Ramón Arévalo Sierra, professore di ecologia all’Università di La Laguna, Tenerife, le stime indicano in circa 3.000 anni il periodo necessario per recuperare la biodiversità del suolo, che si svilupperà in modo diverso in un ecosistema ormai ostile.

La dinamica che questo vulcano sta mostrando è una miscela di processi diversi, spiega Raúl Pérez, geologo dell’Istituto Geologico e Minerario Spagnolo (IGME).

“Siamo venuti tutti qui credendo di sapere cosa sarebbe successo, credendo di sapere chiaramente che tipo di vulcano fosse e con le informazioni delle eruzioni storiche sulla durata del processo, il sito, la sua geomorfologia e geochimica”.

Inizialmente, gli esperti avevano preso in considerazione altri scenari, con colonne eruttive più basse e campi di lava molto veloci e a bassa viscosità.

Tuttavia, quando hanno iniziato a studiare il vulcano, si sono imbattuti in una fase stromboliana più esplosiva di quanto pensassero e con un alto indice di esplosività, determinato dall’altezza della colonna eruttiva.

“Quello che ci ha sorpreso è che durante le prime fasi ha raggiunto i sei chilometri, quando la norma è di due o tre chilometri”.

I dati osservati indicavano uno sviluppo diverso dal modello proposto fino a quel momento, con “la possibilità di una camera magmatica con due uscite o addirittura la possibilità di due camere magmatiche, cosa che ha suscitato parecchie discussioni scientifiche”, spiega Pérez.

“Pertanto, quando abbiamo visto che questa eruzione [iniziata come vulcano stromboliano] alternava fasi più hawaiane, più effusive e con una maggiore capacità di fluire e generare tubi, abbiamo iniziato a imparare qualcosa di nuovo.

Questi modelli ci sono stati insegnati dal vulcano”.

La necessità di studiare il vulcano minuto per minuto coinvolge anche i campi di lava, che sono stati anch’essi imprevedibili.

“In sole quattro settimane, questa eruzione ha emesso più materiale lavico di qualsiasi altra eruzione storica su La Palma”, dice González.

Il primo campo di lava che si è formato era del tipo malpais, cioè lava frammentata e in rapido raffreddamento.

“Per avere dei tubi, è necessario che la lava calda scorra a una velocità costante e molto fluida, che scioglie ed erode il terreno all’interno, facendo sì che questi tubi diventino drenaggi che riattivano i fronti di scorrimento della lava”, spiega Pérez.

Quando la colata lavica è di tipo malpais, rallenta perché la lava si raffredda nella parte a contatto con l’aria; rallenta perché il rilievo perde pendenza e la lava perde temperatura e guadagna attrito.

“Se, improvvisamente, si passa a una fase hawaiana, entra un fiume di lava calda con una grande capacità di dissolversi ed è termicamente isolato dall’esterno, quindi crea un tubo che raggiunge il fronte lavico e lo riattiva. Ecco perché abbiamo trovato situazioni in cui la colata lavica guadagnava mezzo metro in giorni e improvvisamente in ore avanzava di cento metri”.

Poche ore dopo l’inizio dell’eruzione, Pérez si trovava a poche centinaia di metri di distanza, osservando come i tubi si sovrapponevano, come la sorgente lasciava il posto a docce piroplastiche più grandi e studiando come si generava un campo termico intorno alla lava che risucchiava tutto l’ossigeno circostante.

In quel momento è accaduto qualcosa di inaudito per la scienza.

“Non avrei mai immaginato che, prima del collasso e del passaggio all’attività hawaiana, le fumarole avrebbero preso fuoco”, dice Pérez, riferendosi al momento in cui sono cominciati a comparire colori verdastri nelle fumarole del bordo settentrionale.

“Non abbiamo avuto il tempo di analizzarli, ma da allora ho parlato con molte persone che lavorano sui vulcani e non l’hanno mai visto prima”.

Oltre a queste squadre, all’interno del PEVOLCA e del Centro di Attenzione Primaria (CAP) c’è un team più ampio tra Santa Cruz de Tenerife e Madrid, che ha il compito di ottenere dati attraverso la telemetria e di effettuare valutazioni e calcoli numerici, nonché di emettere comunicati per il controllo del traffico aereo per agire sullo stato del pennacchio.

A livello scientifico, quindi, tutti i dati vengono utilizzati per studiare le dinamiche eruttive che il vulcano può avere in superficie.

Questo viene studiato attraverso le fontane di lava o l’emissione di flussi di lava o la colonna eruttiva, che trasporta materiale piroplastico.

Secondo Nieves Sánchez, geologa dell’Istituto Geologico e Minerario Spagnolo (IGME-CSIC), come riportato da El País, all’interno della Cumbre Vieja potrebbero trovarsi tre grandi laghi di lava.

“La posizione, la profondità e il volume dei serbatoi magmatici è una conoscenza essenziale per sapere quanto magma con capacità eruttiva è immagazzinato sotto l’isola”, spiega González.

“Il numero e la connettività di questi serbatoi controllano la durata dell’eruzione, poiché i condotti eruttivi hanno determinate dimensioni, e quindi possono avere solo una certa portata, con cui evacuare quel volume di magma”.

Questi laghi magmatici sotterranei esercitano anche un forte controllo sull’esplosività dell’eruzione, poiché hanno composizioni e contenuti di gas diversi.

“Queste caratteristiche possono spiegare le variazioni nello stile eruttivo che abbiamo osservato nelle prime quattro settimane dell’eruzione”, spiega l’esperto.

L’Istituto oceanografico lavora anche 24 ore al giorno, durante le quali il tono generale per gli scienziati è quello di chiedersi quanto siano riusciti a dormire quella notte.

È una corsa contro il tempo per rispondere alle domande di cui La Palma ha bisogno per superare al meglio questa crisi.

Nel frattempo, una colata lavica sta penetrando in un ambiente marino dalle proprietà completamente diverse: la lava, a 1.200 gradi Celsius, sta impattando con l’acqua, a 25 gradi Celsius, e un’altra colata minaccia di entrare nell’oceano.

“Stiamo tenendo d’occhio questo nuovo flusso di lava, il suo arrivo nell’oceano e l’impatto che potrebbe avere sull’oceano”, ha detto il geologo marino del CSIC Juan Tomás Vázquez.

“Stiamo già osservando anomalie fino a più di 500 metri dal fronte della colata lavica, come pesci morti in luoghi vicini.

Anche nell’intera colonna d’acqua fino a più di 250 metri di profondità.

In altre parole, non si limita allo strato superficiale”, afferma Fraile.

Secondo i risultati preliminari, “c’è chiaramente un disturbo nell’ecosistema marino”.

Oltre al brutale shock termico, questa lava sta avanzando verso il mare aperto e si trova su un substrato già esistente.

Il fondale marino, ricco di vita, viene sepolto da nuova lava, che sta devastando l’ecosistema.

“L’opportunità di avere una nave oceanografica in mare è molto preziosa, costa molto denaro e sforzi per ottenere questo tipo di strumentazione, quindi dobbiamo sfruttarla al massimo”, spiega Fraile.

Il lavoro quotidiano è davvero duro: lavoriamo giorno e notte per raccogliere continuamente dati, siano essi batimetrici, chimici, fisici, biologici o geologici”.

Dopo aver raccolto i campioni, i ricercatori li trattano, li classificano, li refrigerano o li congelano, a seconda dei requisiti di ciascun tipo di materiale, in modo che raggiungano i laboratori in perfette condizioni.

Come risultato delle loro analisi, “stiamo notando anche anomalie di diminuzione del pH, diminuzione dell’ossigeno, aumento della torbidità, che limita anche la luce che penetra nell’acqua, influenzando gli organismi fotosintetici e la vita marina”.

A La Palma c’è un settore della pesca che vive quotidianamente di questo fenomeno e in questo momento ha bisogno di sapere se e dove potrà riprendere le sue attività.

Le descrizioni storiche della Teneguía parlano di un arresto improvviso.

Non conoscono alcun modello che indichi come si spegne un vulcano monogenetico: deve smettere di fare rumore, di emettere piroplasti, ma non ci sono indicazioni su come o quando smette di emettere lava.

In questo senso, è grazie agli studi su El Hierro che il lavoro su La Palma è stato sviluppato in modo così efficace.

Sotto l’ampio ombrello della scienza della vulcanologia, i professionisti della sismica, della geodesia, della fisica, della geologia, della geochimica e della gravimetria cercano di raccogliere il maggior numero di dati possibile e di darne un’interpretazione comune, per dare forma a nuovi modelli scientifici il prima possibile e decifrare processi che sono ancora un’incognita del potere della natura per la scienza.

Alberto Moroni