A volte sono le cose più piccole a scatenare i fenomeni più potenti. È questo il caso dei nanoliti, minuscoli cristalli che si formano all’interno del magma e che, secondo una nuova ricerca coordinata dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), possono aumentare in modo drastico la viscosità del magma stesso, rendendo le eruzioni vulcaniche molto più esplosive. Lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Earth & Environment, offre una nuova chiave di lettura nella comprensione delle eruzioni vulcaniche e potrebbe avere applicazioni anche nel campo dei materiali industriali.

Il team di ricerca internazionale è stato guidato da Danilo Di Genova, dell’Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per lo Sviluppo dei Materiali Ceramici (CNR-Issmc), in collaborazione con Pedro Valdivia Muñoz del Bayerisches Geoinstitut (Germania) e l’Università Roma Tre. Utilizzando sofisticate tecniche di imaging in situ ad alta temperatura, i ricercatori sono riusciti per la prima volta a osservare in tempo reale la formazione di nanoliti – minuscoli cristalli di ossido di ferro e titanio – all’interno di un magma andesitico, tipico di molti vulcani esplosivi.

Questi nanocristalli, che misurano meno di un millesimo del diametro di un capello, si formano in pochi secondi quando il magma raggiunge determinate condizioni. La loro presenza ha un effetto a catena: invece di essere semplici particelle solide disperse, i nanoliti alterano la composizione chimica del magma circostante, creando zone arricchite in silice e avvolte da gusci ricchi di alluminio. Questo complesso processo di riorganizzazione chimica su scala nanoscopica aumenta la viscosità del magma fino a 30 volte in modo quasi istantaneo.

La viscosità è una proprietà fondamentale del magma: più è viscoso, più facilmente intrappola i gas al suo interno. Questo porta a un aumento della pressione, che può culminare in un’esplosione violenta. Comprendere come e quando il magma diventa più viscoso è quindi cruciale per valutare il rischio di eruzioni esplosive.

Secondo Di Genova, questo meccanismo su scala nanometrica potrebbe spiegare il comportamento di vulcani come il Sakurajima, in Giappone, la cui composizione magmatica è stata utilizzata come riferimento negli esperimenti. “La rapida formazione di nanoliti e il conseguente aumento di viscosità durante la risalita del magma potrebbero essere fattori chiave che portano a una frammentazione esplosiva”, spiega il ricercatore. Inoltre, le zone eterogenee create da questi cristalli potrebbero facilitare la formazione di bolle di gas e la propagazione delle fratture all’interno del magma, amplificando ulteriormente il rischio.

Oltre a offrire nuove prospettive per la vulcanologia, la scoperta ha implicazioni anche per l’industria. Il controllo della cristallizzazione su scala nanometrica è, infatti, fondamentale nella produzione di vetroceramiche avanzate, utilizzate in campi che vanno dall’elettronica all’aerospazio. La capacità di osservare in tempo reale la formazione di nanocristalli in un sistema vetroso rappresenta un’importante innovazione anche per il design di nuovi materiali.

La ricerca apre nuove strade per valutare la pericolosità dei vulcani, suggerendo che anche le più piccole variazioni chimiche e strutturali nel cuore del magma possono avere conseguenze macroscopiche e devastanti. Comprendere questi processi è essenziale per migliorare i modelli di previsione delle eruzioni e, in prospettiva, per ridurre il rischio per le popolazioni che vivono in prossimità di vulcani attivi.