Capire cosa accade nel cuore di un vulcano, quando il magma risale verso la superficie, è essenziale per prevedere il rischio di eruzioni esplosive. Oggi, grazie a una tecnica innovativa che permette di osservare i cristalli a dimensioni di miliardesimi di metro, la ricerca fa un salto in avanti.

Un team internazionale coordinato dal Cnr-Issmc di Faenza (Istituto di scienza, tecnologia e sostenibilità per le ceramiche) ha utilizzato per la prima volta la pticografia a raggi X per studiare rocce vulcaniche in 3D a scala nanometrica. I risultati, pubblicati sulla rivista Nature Communications, aprono nuove prospettive per la comprensione dei meccanismi che rendono un’eruzione più o meno esplosiva.

Durante la risalita del magma attraverso la crosta terrestre, si formano minuscoli cristalli, detti nanoliti, insieme a bolle di gas. Questi processi aumentano la viscosità del magma, influenzando direttamente la probabilità che un’eruzione si trasformi in un evento esplosivo. «I cristalli che osserviamo hanno dimensioni inferiori a un micron: per dare un’idea, un capello umano è cento volte più grande», spiega Emily C. Bamber, ricercatrice del Cnr-Issmc e autrice principale dello studio. «Con la pticografia a raggi X siamo riusciti a visualizzarli in tre dimensioni, scoprendo che tendono ad aggregarsi tra loro, aumentando così il loro volume e il loro impatto sulla dinamica del magma».

Grazie a questa tecnica, i ricercatori hanno potuto studiare forma, distribuzione e interazione dei nanoliti con una precisione mai raggiunta prima, rivelando un ruolo cruciale di questi cristalli nell’evoluzione del magma verso comportamenti più esplosivi.

Le eruzioni altamente esplosive sono le più pericolose, producono colonne di cenere e gas che possono raggiungere decine di chilometri di altezza e depositare materiale vulcanico a grande distanza. Comprendere i fattori che le determinano significa migliorare la capacità di previsione e gestione del rischio per le comunità che vivono vicino ai vulcani attivi.

«Il nostro studio mostra come la cristallizzazione e l’aggregazione dei nanoliti possano influire sulla viscosità del magma e, quindi, sull’esplosività», sottolinea Bamber. «In Italia questo è particolarmente rilevante per vulcani come l’Etna, che può alternare colate di lava relativamente tranquille a eruzioni storiche estremamente violente».

Lo studio è frutto di una collaborazione che ha coinvolto istituti e università di Italia, Regno Unito e Germania, tra cui l’Università di Manchester, l’INGV di Catania, l’Università di Torino e il Diamond Light Source, il grande sincrotrone britannico dove sono state condotte le analisi. Il filone di ricerca proseguirà con il progetto ERC NANOVOLC, guidato dal Cnr-Issmc, con l’obiettivo di esplorare ancora più a fondo la dinamica dei magmi basaltici e i fattori che controllano l’esplosività vulcanica.

Grazie a queste nuove tecniche, la scienza dei vulcani entra in una fase in cui è possibile osservare direttamente i meccanismi invisibili che avvengono su scala nanometrica, gettando luce su fenomeni che, su scala macroscopica, possono avere conseguenze enormi per milioni di persone.