Gli esperti dell'ETH di Zurigo scoprono perché alcuni vulcani non eruttano in modo esplosivo

I vulcani sono considerati forze imprevedibili della natura. Tuttavia, da decenni i geoscienziati sono alle prese con un’osservazione sconcertante: alcuni vulcani rimangono sorprendentemente silenziosi, nonostante il loro magma sia ritenuto altamente esplosivo.

Viscoso, ricco di gas, sottoposto a un’enorme pressione: condizioni apparentemente perfette per un’eruzione massiccia. Eppure, a volte dal cratere fuoriesce soltanto lava, lenta e relativamente innocua.

Un nuovo studio a cui ha partecipato il ETH di Zurigo fornisce una spiegazione fondamentale di questo fenomeno. Dimostra che la dinamica all’interno di un vulcano è più complessa di quanto si pensasse e che il movimento stesso può diventare il fattore decisivo.

La teoria classica del vulcano esplosivo

Per molto tempo si è applicato un modello semplice. Man mano che il magma risale dalle profondità, la pressione circostante diminuisce. I gas precedentemente disciolti nella roccia fusa si liberano, formando bolle e spingendo il magma verso l’alto in modo esplosivo. Quanto maggiore è la quantità di gas, tanto più violenta sarà l’eruzione, secondo la teoria dominante.

Questo modello spiega molte eruzioni note, ma mostra i suoi limiti quando i vulcani non seguono queste regole. I magmi particolarmente viscosi e ricchi di gas dovrebbero avere un elevato potenziale esplosivo. Il fatto che non sempre raggiungano questo potenziale resta un problema irrisolto.

Movimento invece di pressione

Il nuovo studio parte da un presupposto diverso. I ricercatori dimostrano che le bolle di gas si formano non solo per cali di pressione, ma anche per le cosiddette forze di taglio.

Questo avviene quando il magma si muove in modo disomogeneo, ad esempio perché scorre più lentamente vicino alle pareti del condotto rispetto al centro. Questo attrito interno agisce come un processo di impastamento.

Degassamento precoce come valvola di sicurezza

Se le bolle di gas si formano precocemente, cambiano radicalmente il comportamento del magma. Possono connettersi tra loro e creare canali attraverso i quali il gas fuoriesce in modo continuo. Ciò impedisce il pericoloso accumulo di pressione. Il magma raggiunge la superficie già degassato e scorre tranquillamente fuori dal vulcano.

Questo spiega perché anche vulcani potenzialmente esplosivi a volte presentano eruzioni deboli o effusive. Non è solo il contenuto di gas a determinare l’esito, ma anche il momento e la modalità di formazione delle bolle.

Quando le forze di taglio diventano pericolose

Lo studio rivela anche l’altro lato della medaglia: le forze di taglio possono intensificare le eruzioni. Se agiscono improvvisamente e generano una grande quantità di bolle tutte insieme, il magma può accelerare rapidamente. Pertanto, che un vulcano erutti o rimanga inattivo dipende da una delicata interazione di processi interni.

Questo quadro più sfumato spiega perché l’attività vulcanica sia così difficile da prevedere e perché vulcani simili possano comportarsi in modo completamente diverso.

Per dimostrare questi processi, i ricercatori hanno lavorato con materiali viscosi che somigliano fisicamente al magma e li hanno saturati di gas. In condizioni controllate, hanno sottoposto i campioni a forze di taglio. Il risultato: superata una certa intensità di taglio, si sono formate spontaneamente bolle di gas, anche a pressione costante.

Maggiore è il contenuto di gas, minore è la forza di taglio necessaria. I modelli informatici hanno confermato che questo effetto è particolarmente forte ai margini del condotto, proprio dove il magma rallenta maggiormente.

Nuove prospettive per la valutazione del rischio

Questi risultati hanno conseguenze di ampia portata. Molti modelli vulcanologici esistenti considerano principalmente pressione, temperatura e contenuto di gas. Finora, il ruolo delle forze di taglio è stato in gran parte trascurato.

In futuro, i vulcanologi potranno valutare con maggiore precisione se un vulcano è incline a eruttare o se un degassamento precoce potrebbe attenuarne la potenza. Questo è particolarmente rilevante per le regioni densamente popolate situate vicino a vulcani attivi.

Lo studio, pubblicato sulla rivista Science, segna un passo importante verso una comprensione più realistica dei processi vulcanici. I vulcani non sono semplici recipienti a pressione, ma sistemi dinamici in cui il movimento stesso determina se si produrrà distruzione oppure no. Talvolta, come dimostra la ricerca, il pericolo svanisce in profondità, molto prima che lava o cenere raggiungano la superficie.

Riferimento della notizia:

Olivier Roche, Jean-Michel Andanson, Alain Dequidt, Christian Huber, Olivier Bachmann, David Pinel. Shear-induced bubble nucleation in magmas. Science, 2025; 390 (6773): 633 DOI: 10.1126/science.adw8543