Author: Patrick L. Barry: science@nasa

Nelle orbite percorse dai satelliti, a molti chilometri di distanza dalla superficie terrestre, potrebbe essere possibile rilevare i terremoti prima che si verifichino.

Per molte persone i terremoti sono sinonimo di non predicibilità. Colpiscono improvvisamente, in giorni altrimenti definibili normali e, nonostante la grande massa di dati sismologici archiviati dagli scienziati di tutto il mondo, nessuno pare in grado di prevedere un sisma sul sistema che i meteorologi usano per dirci che tempo farà domani o nei prossimi giorni.

Eppure i sismologi sono ben a conoscenza che la Terra accumula lentamente grandi quantità di energia che poi rilascia improvvisamente causando i terremoti. Quello che non riusciamo a prevedere con sufficiente precisione è proprio il momento in cui si raggiunge il livello critico, quello in cui l'energia accumulata viene improvvisamente rilasciata.

Molti studi sono stati fatti in proposito e molti se ne stanno conducendo allo scopo di arrivare ad offrire previsioni accettabili, in grado di dare un servizio pubblico d'emergenza. La tecnologia del satellite proposta dalla NASA e da altri Enti di Ricerca può dare un aiuto importante.

Ci sono diversi metodi che si basano sulle osservazioni da satellite che sembrano promettere di essere buoni precursori dell'attività sismica, dice Jacob Yates, un Ricercatore al Centro di Volo Spaziale di Goddard (GSFC). Un metodo è definito Interferometric-Synthetic Aperture Radar (InSAR). Questa tecnica prevede di usare due immagini radar di una certa area tettonica combinandole in un processo di fusione dati in modo che ogni moto terrestre può essere rilevato.

Questa tecnica è abbastanza sensibile da rilevare moti della superficie equivalenti ad 1 mm per anno. Questo tipo di sensibilità, combinati con la vista ad ampio raggio che offre il satellite, permette agli Scienziati di avere un'idea generale e specifica della faglia in esame, con un livello di precisione assai più alto che in passato.

Un gruppo di ricercatori della NASA e di alcune Università condotto da Carol Raymond del JPL (Jet Propulsion Lab di Pasadena, California), ha recentemente studiato la fattibilità di una predizione dei terremoti dallo spazio. Il loro report è stato pubblicato nell'Aprile 2003 e propone di installare una rete di satelliti - il Global Earthquake Satellite System (GESS) - usando il sistema InSAR per monitorare le faglie intorno al mondo.

Acquisendo esperienza, dice Raymond, gli Scienziati potrebbero usare InSAR per rilevare quando lo stress ha raggiunto il livello di pericolo, pubblicando mensilmente una valutazione del rischio per una certa faglia. I Ricercatori potrebbero prevedere una probabilità di avere un forte sisma per una data faglia per il mese successivo che potrebbe essere, ad esempio, del 2% o del 10 o del 50 %.

I metodi attuali non sono così precisi. Ad esempio l'US Geological Survey (USGS) ha recentemente rilasciato una valutazione per il rischio sismico della Baia di San Francisco, basata sulla storia sismica della zona, la sua geologia ed un modello matematico. Lo studio ha rilevato una possibilità sismica di alto rischio (magnitudo 6,7 o maggiore) pari al 62% entro i prossimi 30 anni. Non è chiaramente un dato utilizzabile per fini sociali.

InSAR può essere un modo per prevedere terremoti, ma probabilmente non è il solo. Mentre i satelliti InSAR usano semplicemente in maniera diversa i dati della sismologia ortodossa, ci sono altre tecniche che rompono questa ortodossia. Una di queste idee è quella di guardare nella radiazione infrarossa (IR). Friedemann Freund, professore aggiunto di Fisica all'Università Statale di San Josè e Ricercatore presso il Centro NASA di Ames, spiega che negli anni '80 e '90, Ricercatori Russi e Cinesi notarono alcune anomalie termiche associate con alcuni terremoti in Asia, per esempio quello di Zhangbei nel 1998, nei pressi della Grande Muraglia Cinese. Questo sisma avvenne quando la temperatura della terra nella regione era di circa - 20°. Appena prima del sisma i sensori termici rilevarono variazioni fra i 6° e 9°, come si evince da documenti cinesi.

Satelliti equipaggiati con sensori all'infrarosso potrebbero rilevare questi cambiamenti dallo spazio. In effetti Freund ed il suo collega Dimitar Ouzounov del GSFC, esaminando i dati rilevati dal satellite "Terra" della NASA, scoprirono un riscaldamento della crosta terrestre nell'India Occidentale appena prima del forte sisma del 26/1/2001 nel Gujarat. L'anomalia termica fu di + 4°, ricorda Freund.

Non ci sono certezze su cosa faccia emettere radiazione infrarossa nelle rocce sotto pressione. Lo spettro di frequenza delle emissioni mostra che il riscaldamento interno dato dalla frizione fra le rocce, non è il responsabile della radiazione.

In un esperimento di laboratorio, Freund ed i suoi colleghi hanno messo un blocco di granite rossa sotto una pressione di 1500 T, mimando in qualche modo quello che potrebbe avvenire diverse miglia sotto la superficie terrestre. Un rilevatore sviluppato al JPL ed a GSFC ha rilevato emissioni IR, oltre ad energia elettrica sulla superficie della roccia. Questo porta Freund a ritenere che la causa possa essere di origine elettrica.

La roccia ordinaria è isolante ma sotto una fortissima pressione talvolta si comporta da semi-conduttore. Freund crede che, prima di un terremoto, coppie di particelle cariche positivamente chiamate "defect electrons" o "positive hole" si dividano migrando verso la superficie delle rocce sottoposte a pressione. Una volta giunte si ricompongono le coppie della particelle ed in questo processo viene rilasciata radiazione infrarossa.

Questa spiegazione trae supporto dagli esperimenti, ma è una teoria ancora giovane che non ha guadagnato ancora l'accettazione di tutti gli scienziati, riconosce Freund.

Correnti elettriche nella roccia, potrebbero spiegare un'altra curiosa osservazione: Scienziati che fanno ricrerca per mezzo di Magnetometri, appena prima di terremoti hanno casualmente rilevato leggere, lente fluttuazioni nel campo magnetico Terrestre. Un esempio lo abbiamo avuto durante il forte sisma di Loma-Prieta che colpì San Francisco nel 1989. Circa due settimane prima del sisma letture del campo magnetico a bassa frequenza (0,01-0,02 Hz) saltarono venti volte sopra i livelli normali, per andare addirittura oltre, il giorno del terremoto.

La causa di questi segnali è sconosciuta. Oltre all'idea di Freund, le teorie includono il movimento di vaste masse d'acqua ricche di ioni nel profondo della Terra, l'energia elettromagnetica rilasciata dagli elettroni che si liberano dalle rocce cristalline come la granite e l'effetto piezo-magnetico innescato dalla pressione di certi tipi di roccia.

Una Società chiamata QuakeFinder spera che queste leggere emissioni magnetiche (di solito meno di 1 nanoTesla) possa essere rilevata dai satelliti in bassa orbita terrestre. Sensori sulla superficie terrestre possono rilevare queste fluttuazioni ma i satelliti in orbita polare hanno il vantaggio di seguire una più vasta area del Pianeta, più volte al giorno.

Il 30 giugno 2003 QuakeFinder ha lanciato il satellite QuakeSat, un piccolo satellite in grado di operare per un anno alla ricerca del più piccolo segnale magnetico derivante da attività tettonica. I primi sei mesi della Missione saranno dedicati alle calibrazioni del satellite ed alla raccolta dei dati di base.

Sia i metodi infrarossi che magnetici per la rilevazione dei terremoti, sono controversi. Per ora InSAR sembra essere una scommessa un po' più seria per le predizioni dei terremoti. Tutti e tre, comunque, sono una possibilità che vale la pena di provare. Un domani potremo avere predizioni non solo meteorogiche ma anche dei movimenti della Terra sotto i nostri piedi ed allora saremo riconoscenti verso questi tentativi e tutti i Ricercatori che hanno lavorato ai vari Progetti.