Il 15 gennaio 2022, ci e stato ricordato ancora una volta l’immenso potere in agguato sotto il pianeta. Quel giorno, Hunga Tonga–Hunga Haʻapai, un vulcano sottomarino nell’Oceano Pacifico meridionale a circa 40 miglia a nord dell’isola principale di Tongatapu, a Tonga, erutto violentemente. Dopo i borbottii iniziali del 20 dicembre 2021, il culmine dell’eruzione di gennaio ha spinto nell’aria un enorme pennacchio di acqua e cenere, che ha viaggiato per 36 miglia nella mesosfera terrestre (lo strato intermedio dell’atmosfera).
Ha creato uno tsunami che ha raggiunto il Giappone e le Americhe e ha persino interrotto i cavi dei sottomarini, interrompendo le comunicazioni di Tonga con il resto del mondo per un mese intero.
Quasi un anno dopo, i ricercatori del Dipartimento di Fisica e RAL Space dell’Universita di Oxford hanno pubblicato una ricerca sulle immagini satellitari confermando che questa eruzione ha prodotto il pennacchio vulcanico piu alto mai registrato. Fu anche il primo ad essere stato osservato direttamente mentre entrava nella mesosfera. I risultati dello studio sono pubblicati oggi sulla rivista Science .
“In realta vengo da un clima piuttosto che da un background vulcanologico e il fatto che questa eruzione sia stata catturata cosi chiaramente da piu satelliti meteorologici mi ha spinto a iniziare lo studio”, afferma l’autore principale e ricercatore Simon Pound in un’intervista con PopSci . “La motivazione principale era testare idee su quanto siano utili questi satelliti meteorologici per esaminare eventi estremi”.
Gli scienziati possono in genere stimare l’altezza di un pennacchio vulcanico utilizzando satelliti a infrarossi per rilevare la temperatura registrata nella parte superiore del pennacchio e confrontarla con un profilo di temperatura verticale. Nel primo e piu basso strato dell’atmosfera terrestre chiamato troposfera, la temperatura diminuisce con l’altezza. Tuttavia, se l’eruzione e abbastanza grande da spingere il pennacchio nello strato successivo (la stratosfera) questo metodo non funziona altrettanto bene perche la temperatura ricomincia ad aumentare con l’altezza. Questo aumento e dovuto allo strato di ozono che assorbe la radiazione ultravioletta solare dal sole.
Per risolvere questo problema, Pound e il team hanno utilizzato un metodo basato su un fenomeno chiamato effetto di parallasse, o l’apparente differenza nella posizione di un oggetto se visto da piu linee di vista. Un modo per verificarlo e chiudere l’occhio destro e tendere una mano con il pollice sollevato. Se poi cambi e chiudi l’occhio sinistro e apri quello destro, il pollice sembrera spostarsi leggermente. Puoi quindi calcolare la distanza dal tuo pollice misurando questo apparente cambiamento di posizione e combinandolo con la distanza nota e facilmente misurabile tra i tuoi occhi.
“L’effetto parallasse e davvero utile a questo scopo in quanto non soffre dei limiti di altri metodi. Tradizionalmente, utilizziamo la temperatura del pennacchio per capire quanto e andato in alto, ma cio si basa su un’accurata conoscenza della temperatura atmosferica a diverse altitudini, cosa che non e possibile durante una grande eruzione! dice Pound. “Il parallasse richiede solo un paio di immagini satellitari da posizioni diverse e nessun’altra informazione, quindi e semplice e preciso.”
Tre satelliti meteorologici geostazionari coprono la posizione del vulcano, quindi il team ha utilizzato le immagini aeree acquisite e ha applicato loro l’effetto di parallasse. I satelliti hanno registrato immagini ogni 10 minuti durante l’eruzione. Questi dati cruciali hanno assicurato che i rapidi cambiamenti nella traiettoria del pennacchio potessero essere documentati.
Secondo i risultati dello studio, il pennacchio ha raggiunto un’altitudine di 35 miglia al massimo. Questo pennacchio e superiore a due dei precedenti detentori del record: l’eruzione del Monte Pinatubo del 1991 nelle Filippine (24 miglia di altezza) e l’eruzione del 1982 di El Chichon in Messico (19 miglia di altezza).
“L’altezza, ovviamente, era sorprendente”, dice Pound. “Inoltre, il modo in cui l’altezza e cambiata: abbiamo avuto un grande picco in altezza che e poi caduto 10 minuti dopo, prima di un altro grande picco dopo. E stato davvero sorprendente vedere l’altezza variare cosi tanto, cosi rapidamente”.
Questo pennacchio fornisce anche la prima prova osservativa di un’eruzione vulcanica che inietta materiale attraverso la stratosfera e direttamente nella mesosfera, che si trova a circa 31-53 miglia sopra la Terra.
Pound ha sottolineato che e fondamentale continuare a studiare queste eruzioni per fornire migliori avvisi e previsioni di flussi di lava o tsunami per coloro che sono in pericolo. E stato anche importante studiare se questa specifica eruzione sara utile per i modellatori climatici. “Gli effetti climatici dell’eruzione stessa sono piuttosto limitati, ma il fatto che abbia messo cosi tanta acqua, cenere e altri detriti cosi in alto nell’atmosfera e un ottimo modo per testare come i modelli climatici gestiscono queste situazioni, se possono prevedere gli effetti ,” Egli ha detto.
Il prossimo passo del team e la costruzione di un sistema automatizzato in grado di calcolare l’altezza dei pennacchi dei vulcani utilizzando il metodo della parallasse. La completa automazione dei calcoli manuali accelerera il processo di misurazione dei pennacchi.
Per Pound, una cosa e chiara, questo tipo di studio non si svolge nel vuoto e ha bisogno di competenze in piu aree di studio diverse per avere successo.
“Penso che la cosa fondamentale mostra questa eruzione sia quanto siano intrecciati diversi aspetti della scienza ora. Spesso a scuola ci viene insegnato che ci sono fisica, chimica e informatica come materie separate”, aggiunge. «Ma ora sono tutti cosi strettamente collegati. La nostra ricerca unisce ingegneria, fisica, matematica e molto informatica”.
