Calotta di magma e acqua supercritica scoperta sotto Yellowstone: il supervulcano può scatenare l’apocalisse

Sotto l'antico Parco Nazionale di Yellowstone, negli Stati Uniti, gli scienziati hanno scoperto una calotta di magma, acqua supercritica e altre sostanze volatili a una profondità di 3,8 chilometri. Si tratta di una sorta di grande coperchio o tappo in grado di contenere pressione e calore provenienti dal basso, facendo comunque passare i fluidi attraverso rocce porose e altri canali di sfogo verso la superficie, quelli responsabili di geyser e pozze di fango bollente che caratterizzano lo spettacolare parco americano. Si tratta di una scoperta estremamente significativa non solo perché risponde alla domanda su dove si trova esattamente il magma più superficiale del supervulcano di Yellowstone, ma anche perché fornisce indizi preziosi sui potenziali rischi di eruzione.

Lo Yellowstone è considerato uno dei più pericolosi supervulcani attivi del pianeta, assieme a quello dei Campi Flegrei in Italia. Una sua eventuale eruzione potrebbe avere esiti catastrofici su scala planetaria, a causa dell'enorme quantità di materiale riversato nell'atmosfera. Si ritiene che due delle grandi estinzioni di massa verificatesi negli ultimi 500 milioni di anni – quella del Permiano-Triassico di 252 milioni di anni fa e quella del Triassico-Giurassico di 200 milioni di anni fa – siano state provocate proprio dall'eruzione di supervulcani.

Questi fenomeni possono rilasciare talmente tante ceneri e gas da innescare un cosiddetto “inverno vulcanico”, in grado di oscurare il Sole per anni e ridurre in modo significativo o bloccare la fotosintesi; ciò porta alla morte degli organismi vegetali e a cascata degli animali (prima gli erbivori e poi i carnivori). Anche il cambiamento climatico repentino ed estremo caratterizzato dal brusco calo delle temperature può avere effetti catastrofici sulla tenuta degli ecosistemi, così come l'avvelenamento dell'atmosfera a causa dei gas espulsi. Non c'è da stupirsi che questi giganti dormienti siano strettamente sorvegliati dai geologi.

Fino ad oggi si riteneva che il magma dello Yellowstone più superficiale si trovasse tra i 3 e gli 8 chilometri di profondità; ora, grazie al nuovo studio, sappiamo che si trova a 3,8 chilometri di e che assieme a sostanze volatili dà vita a questa sorta di coperchio. La sua presenza, secondo gli scienziati, mantiene stabile il sistema e contribuisce a ridurre i rischi di eruzione vulcanica nell'immediato. A scoprire questa calotta è stato un team di ricerca statunitense guidato da scienziati della Rice University, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi di vari istituti. Fra quelli coinvolti il Dipartimento di Geologia e Geofisica dell'Università dello Utah, il Dipartimento di Scienze della Terra e dei Pianeti dell'Università del New Mexico e il Dipartimento di Scienze dei Sistemi Terrestri Sostenibili e Dipartimento di Fisica dell'Università del Texas a Dallas.

I ricercatori, coordinati dal professor Chenglong Duan, docente presso il Dipartimento di Scienze della Terra dell'ateneo di Houston, hanno scoperto questa peculiare calotta avvalendosi di un “vibroseis truck”, un camion di oltre 23.000 kg equipaggiato con un pesantissimo dispositivo – lo “scuotitore sismico” – in grado di indurre mini terremoti. Dall'analisi delle onde sismiche innescate da questi terremoti artificiali i ricercatori riescono a capire cosa si trova negli strati sottostanti. Proprio dall'analisi delle onde di riflessione attraverso sofisticati modelli computerizzati, il professor Duan e colleghi hanno rilevato la presenza di questo tappo sotto il Parco di Yellowstone. Non è stato semplice perché i segnali erano molto disturbati, ma alla fine attraverso varie simulazioni i ricercatori sono riusciti a trovare la spiegazione migliore.

Il vibroseis truck a lavoro nel Parco di Yellowstone. Credit: Jamie Farrell / University of Utah.

Come indicato, la calotta sotto il Parco Nazionale di Yellowstone è composta da una varietà di composti, ma principalmente si tratta di rocce silicatiche fuse (magma) e acqua supercritica. Con questo termine si intende una peculiare condizione del composto che si raggiunge quando viene superato lo stato critico, a 374 ° C di temperatura e pressione di 218 atmosfere. In questo stato l'acqua presenta caratteristiche intermedie tra un liquido e un gas, dal punto di vista di densità, viscosità e così via. I composti della calotta si trovano in una matrice di roccia porosa che permette il passaggio dei fluidi verso la superficie, una sorta di valvola di sfogo di un coperchio che tiene sotto controllo calore e pressione.

L'aspetto più significativo della scoperta risiede nel fatto che l'ambiente rilevato dagli scienziati risulta stabile, pertanto non si teme un'eruzione imminente, perlomeno nelle zone della caldera che sono state analizzate con il camion. “Sebbene abbiamo rilevato uno strato ricco di sostanze volatili, il suo contenuto di bolle e materiale fuso è inferiore ai livelli tipicamente associati a un'eruzione imminente”, ha affermato in un comunicato stampa il coautore dello studio Brandon Schmand. “Sembra invece che il sistema stia espellendo efficacemente gas attraverso fessure e canali tra i cristalli minerali, il che mi sembra logico, date le abbondanti caratteristiche idrotermali di Yellowstone che emettono gas magmatici”, ha chiosato l'esperto. I ricercatori hanno definito questo sistema a “respirazione costante” e in questo momento permette a calore e pressione di sfogarsi senza innescare la miccia di un'eruzione esplosiva.

Recentemente un team di ricerca guidato da scienziati dell'Osservatorio vulcanico hawaiano presso lo U.S. Geological Survey ha determinato che il magma sotto l'enorme caldera dello Yellowstone si sta spostando e accumulando sotto una regione nordorientale, il luogo dove potrebbe verificarsi la prossima eruzione. Ora sappiamo che a proteggerci c'è questa sorta di tappo, le cui variazioni di composizione, in futuro, potrebbero essere utilizzate come potenziale segnale di allarme per una imminente eruzione. I dettagli della nuova ricerca “A sharp volatile-rich cap to the Yellowstone magmatic system” sono state pubblicate sulla rivista scientifica Nature.