. : ExploraTetide : . Dott. Geologo Gabriele Ponzoni

Come te lo vedi un fisico sperimentale al lavoro? Impegnato a tracciare curve pentadimensionali al computer, bianco di gesso davanti alla lavagna, in futuristici sotterranei a far scontrare particelle... Be', non è (sempre) così. A dimostrarlo sono i fisici che indossano un cappello alla "indiana jones" e usano i raggi cosmici per esplorare piramidi, vulcani e la Terra stessa.

Susanna Trave, 30 gennaio 2007

Sfruttare le peculiari proprietà dei muoni, particelle subatomiche create dai raggi cosmici e che raggiungono la superficie terrestre, per penetrare qualcosa di grande e misterioso e... assolutamente "solido" e concreto, come una piramide maya, è esattamente ciò che sta progettando di fare il fisico Roy Schwitters, dell'Università del Texas (Austin). I muoni sono particelle ad alta energia che, a detta di Schwitters, possiedono le caratteristiche giuste per generare immagini 3D degli oggetti che attraversano. Altre tecniche di "imaging", applicate a strutture particolarmente complesse, hanno finora fallito: i radar, per esempio, possono penetra il terreno, ma, anche in condizioni ottimali, l'onda raggiunge al massimo la profondità di 30 metri. Al contrario, grazie alla loro elevata energia, i muoni passano facilmente attraverso volumi molto grandi di roccia e metallo (e qualsiasi altra materia, in effetti). Durante l'attraversamento vengono deviati dagli atomi che incontrano e prendono traiettorie differenti in funzione della densità della materia colpita.
Così nasce l'archeologia subatomica
Fino dal 1993 Schwitters, allora direttore del progetto Superconducting Super Collider (un acceleratore di particelle in Texas), ha cercato il modo di applicare la fisica delle alte energie in differenti campi, e l'idea di sposare questa scienza con l'archeologia si concretizzò dopo il suo incontro con il premio Nobel per la fisica (1968) Luis Alvarez, della University of California, che nel 1967 aveva usato un rilevatore di muoni in un tunnel sotto la piramide di Khafra (Egitto) per vedere se questa nascondesse alloggiamenti di sepoltura come quelli scoperti nella più grande piramide di Khufu. Allora Alvarez non trovò nulla, ma l'esperimento indicò che il metodo poteva funzionare. Schwitters si chiese quali altri misteri archeologici avrebbero potuto giovarsi di questa tecnologia, e la risposta arrivò da Fred Valdez, direttore del Mesoamerican Archaeological Research Laboratory di Austin, che gli propose di esplorare una piramide enorme nella terza più grande città Maya del Belize, nella zona La Milpa, una delle aree più densamente popolate dal 1000 a.C fino intorno all'850, e nella quale si trovavano quattro grandi città (20.000 o più abitanti) lontane solo 8-12 chilometri da una sessantina di villaggi.
La radiografia delle piramidi
Poiché sotto la piramide di La Milpa non ci sono "passaggi" come quello trovato in Egitto, Schwitters ha deciso di costruire diversi rilevatori, che verranno sepolti in buche non molto profonde e scavate intorno alla base della piramide: l'insieme misurerà la deviazione dei muoni che attraversano la piramide. Un software tradurrà poi le tracce in immagini, ottenendo qualcosa che dovrebbe assomigliare molto a una radiografia ai raggi X, con parti chiare che indicano i vuoti e zone scure che correlano con la materia più densa.
I segreti di Teotihuacán
Nel frattempo, un'altra squadra di scienziati sotto la guida di Arturo Menchaca-Rocha, della National Autonomous University of Mexico, vuole utilizzare i muoni per formare un'immagine dell'interno della Piramide del Sole (Teotihuacán, Messico), per verificare se ospita altre tombe, come nel caso della Piramide della Luna. La squadra, già al lavoro, sta incontrando diversi problemi tecnici relativi, però, alla "infrastuttura" del sistema più che al rivelatore di muoni. Quando tutto sarà risolto, l'esperimento procederà molto rapidamente: esso è infatti basato su un singolo rivelatore, installato in un tunnel scoperto sotto la piramide nel 1971.
L'anatomia dei vulcani. E della Terra
Questa stessa tecnologia può essere usata per tracciare strutture molto più grandi delle piramidi: per esempio, i vulcani. Un gruppo di fisici dell'Università di Tokyo ha installato un rilevatore di muoni a un chilometro dalla sommità del vulcano Asama (a Honshu, un'isola dell'arcipelago del Giappone) e ha scoperto che, alcune centinaia di metri sotto il cratere, ci sono un condotto aperto e cumulo di lava. Il team ha utilizzato la stessa tecnica per indagare anche una cupola che sta fumando dal 1945 sul fianco del vulcano di Usu (Hokkaido). Per adesso i due studi sono effettuati con singoli rilevatori: l'uso di più apparecchi consentirà di ottenere una visione tridimensionale esatta dell'intera struttura del vulcano e una quantità di informazioni sulla densità della materia in profondità. Con un risultato prezioso: la capacità di prevedere un'eruzione controllando le variazioni di densità del magma. Secondo Schwitters, tutto ciò indica che ci resta solamente da capire in quanti e quali altri campi di ricerca possiamo sfruttare le particelle ad alta energia che arrivano dallo spazio e che potrebbero presto permetterci di "mappare" l'interno del pianeta e di trovare le risorse di cui abbiamo sempre più bisogno, a partire dall'acqua.
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Questa sezione si prefigge lo scopo di raccogliere materiale pubblicato tramite diversi mezzi e fonti, al fine di fornire (in modo schematico), una serie di contributi ai vari lettori: attenzione che spesso si tratta di tracce di tipo divulgativo e, quindi, se desidera approfondire maggiormente determinati argomenti occorrerà rivolgersi alle classiche biblioteche o simili.

Dove possiamo trovare i supervulcani? Queste sono le zone in cui potrebbe risvegliarsi un supervulcano (attenzione il termine supervulcano non è scientifico ma nasce impropriamente da una trasmissione/documentario fatta dal National Geographic):

Vi segnalo questo indirizzo per fare ricerche in databases veramente enorme sugli tsunami del passato (è quello da cui ho attinto anch'io per integrare la sezione "Storia della Terra" (sulla cronologia dei grandi eventi del passato).

Le Storegga Slides (fra le più grandi frane sottomarine mai registrate) avvenute nella piattaforma continentale della Norvegia intorno al 6.100 a.C. (vedi anche la pagina la storia del pianeta).

Comunque sia si tratta di una teoria emersa con forza negli ultimi anni e studiata soprattutto dalle Università del nord Europa in quanto gli effetti ricostruiti di tale evento hanno colpito soprattutto gli stati che si affacciano sul mare del nord. In sintesi si tratterebbe di una gigantesca frana sottomarina che ha coinvolto la scarpata continentale e che, come conseguenza, generò un gigantesco tsunami (secondo alcuni ricercatori esso sarebbe stato ben più consistente di quello di Sumatra 2004).
Alcuni studiosi riconducono tali assestamento geomorfologici sottomarini agli idrati di metano e/o a cambiamenti climatici.

[1] Fondali marini agli idrati di metano
Solo ora gli scienziati sembrano cominciare a interessarsi ai depositi di biidrati di metano ghiacciati che si trovano sul fondo dei mari.Si tratta di una particolare composizione chimica molto diffusa sui fondali marini a una profondità superiore ai trecento metri e che potrebbero rappresentare delle novità rilevanti per comprendere meglio il ciclo del carbonio sulla Terra e avere delle interessanti applicazioni commerciali. Lo studio di questi depositi, soprattutto per motivi estrattivi, è estremamente complesso. Un blocco di idrati di gas ha la consistenza del ghiaccio. Portato alla superficie, fonde e rilascia metano, uno dei gas serra. Le riserve di metano contenute in questi depositi sono enormi. Per la prima volta sono stati presentati a Nizza nel corso del meeting della European Geophysical Society, della American Geophysical Union e della European Union of Geosciences i risultati di una campagna scientifica in alto mare condotta proprio allo scopo di analizzare questi particolarissimi cristalli. I prelievi sono stati effettuati al largo delle coste dell'Oregon (USA) e hanno permesso di portare in superficie una serie di questi particolari fiocchi di neve.Secondo Erwin Suess del Research Center for Marine Geosciences (GEOMAR) di Kiel "a quelle particolari condizioni di pressione e temperatura il metano non potrebbe esistere in quelle forma". 14 aprile 2003
http://ulisse.sissa.it/site/public/ScienzaSette/s7_18apr03_5.htm

Gli idrati di metano, cosa sono
Di che si tratta? «Si tratta di cristalli di ghiaccio – o gas idrati – composti di gas e metano, intrappolati da milioni di anni sotto ai margini continentali a causa dell’alta pressione e delle basse temperature», spiega John Farrell, responsabile scientifico della ricerca, che vede impegnati i migliori istituti oceanografici di venti nazioni, Italia compresa: «Riteniamo che sotto gli oceani ne esistano giacimenti immensi». A sollevare euforia tra gli esperti è la possibilità del loro sfruttamento commerciale in tempi forse, brevi. «Molto dipende dal prezzo del gas naturale», si sbilancia Farrel, «se la domanda fosse alta, basterebbero quindici anni». Nel frattempo, «la prima cosa da fare è censire i punti dove noi riteniamo possano trovarsi i giacimenti maggiori, un compito che potrebbe richiedere anni».
Già, dove sono i giacimenti? «Quasi sicuramente le zone più ricche corrispondono alle cosiddette zone di subduzione, dove i margini di una zolla tettonica scendono al di sotto di un’altra», spiega l’esperto. Una circostanza, questa, in grado di guardare all’Oceano Pacifico – martoriato da vulcani e terremoti – come area privilegiata, e che spiega il grande interesse alle ricerche del Giappone, quasi del tutto privo di giacimenti di petrolio ma potenzialmente ricco di metano all’interno delle acque territoriali. Non a caso, ricercatori giapponesi hanno lanciato la prima idea pompare acqua calda in modo da disaggregare le molecole di acqua e gas e formare pozze di metano “pronto da estrarre”.

Ghiaccio esplosivo
Sembrerebbe facile, ma non lo è. Gli stessi esperti americani non nascondono gli ostacoli ancora da scavalcare. Il rischio è che l’affare si trasformi in un boomerang per il clima terrestre: «Improvvisi rilasci di gas metano, che incombusto è un potente gas serra, potrebbe accelerare il riscaldamento globale», ammette Farrell, «con conseguenze disastrose sul clima e sugli oceani». Ugualmente inquietante è la possibilità di esplosioni accidentali. «Basta un leggero rialzo della temperatura dell’acqua di qualche grado», spiega Farrell, «perché le molecole di gas, altamente instabili, esplodano provocando voragini sul fondo oceanico. Se questo accadesse in prossimità di oleodotti li farebbe saltare in aria, provocando colossali sversamenti in mare».
Deflagrazioni accidentali del “ghiaccio esplosivo”, come è stato subito battezzato dai ricercatori, si sarebbero già verificati in passato. A testimoniarlo sarebbero soprattutto le analisi sul plankton, alcune anomalie di crescita del quale sembrano essere giustificate – secondo gli esperti – solo con il rilascio di gas metano in mare. In alcuni casi, queste esplosioni hanno avuto effetti davvero catastrofici: «Verissimo», conferma Farrell, «scoppi accidentali di depositi di gas idrati potrebbero essere all’origine di alcuni cambiamenti climatici degli ultimi 50mila anni, e di frane e cataclismi sottomarini. Per esempio, la gigantesca onda tsunami che ha investito il Nord Europa 8000 anni fa».
Rischi non trascurabili, insomma, ma che non sembrano spegnere l’entusiasmo dei ricercatori. Dopo il successo dell’ultima spedizione nell’Atlantico, è stata già annunciata una nuova partenza: colonna portante delle ricerche, ancora una volta, la nave Joideas Resolution, il più sofisticato laboratorio scientifico navigante del mondo, in grado di compiere trivellazioni fino a 8200 metri di profondità, estrarre campioni di roccia e portarli intatti in superficie. Stavolta farà rotta nel Pacifico settentrionale, proprio di fronte alla coste dell’Oregon. Qui, trivellazioni sperimentali hanno evidenziato un giacimento di cristalli di gas ancora più ricco di quello dell’Atlantico. Il prezzo del petrolio continua a crescere, e la ricerca continua.
http://italy.indymedia.org/news/2005/10/910556.php (teoria di storegga)

Si tratta, a ben guardare, di un processo simile a quello in atto tutt’ora. Si sta assistendo attualmente all’incremento della concentrazione di biossido di carbonio in atmosfera in conseguenza della massiccia utilizzazione di combustibili fossili, che apparentemente ha portato con sé un incremento relativo dell’isotopo del carbonio con 12 neutroni. Come conseguenza, il rapporto degli isotopi stabili C13/C12 ha mostrato una diminuzione dello 0,1 per cento. Tenuto conto di ciò, non è chiaro quale fenomeno naturale abbia potuto innescare tra i periodi Giurassico e Cretaceo, tra 180 e 120 milioni di anni fa, un processo simile, quattro volte più intenso. Nei fossili di alghe marine e piante terrestri datate a quel periodo, infatti, la van Breugel ha trovato un decremento di tale rapporto pari allo 0,4 per cento. Secondo la ricercatrice, ciò indicherebbe variazioni del ciclo del carbonio su larga scala, e su una scala temporale di alcune decine di migliaia di anni, dovute a un improvviso rilascio in atmosfera di C12, legato in molecole di anidride carbonica o metano, probabilmente proveniente dai gas idrati immagazzinati sul fondo dell’oceano entrati in contatto con magma.

I fisici che indossano un cappello alla "indiana jones" e usano i raggi cosmici per esplorare piramidi, vulcani e la Terra stessa.