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Arrivata la spiegazione per il geyser di Fiumicino

23 Giu

Qualche tempo fa ci siamo occupati di uno strano fenomeno apparso a Fiumicino:

– Geyser di 5 metri a Fiumicino

Nuovo geyser a Fiumicino

Come ricorderete, dapprima in una strada confinante con l’aeroporto e poi in mare, erano apparsi due geyser che per diverso tempo hanno fatto fuoriuscire tonnellate di gas, principalmente anidride carbonica.

Come al solito, e come già detto, anche su questo fenomeno non erano mancate sviolinate catastrofiche legate all’inquinamento della zona o, peggio ancora, a particolari fenomeni improvvisi legati a malesseri del nostro pianeta e della zona in particolare.

Solo pochi giorni fa, un gruppo di ricercatori italiani del CNR, dell’università Roma Tre e dell’INGV sono riusciti a vederci chiaro e ad identificare l’origine di questi gas. In un articolo pubblicato sulla rivista “Journal of Volcanology and Geothermal Research”, il gruppo di ricerca ha pubblicato i suoi risultati basati su mesi di studi intensivi e analisi del terreno fino ad elevate profondità.

Per chi volesse, l’abstract dell’articolo in questione è disponibile sul sito stesso della rivista:

Abstract articolo spiegazione geyser Fiumicino

Come potete leggere, la spiegazione del fenomeno, per quanto possa apparire “strana” agli occhi dei non esperti, è del tutto naturale. Per prima cosa, studiando gli archivi storici, come accennato anche negli articoli precedenti, è emerso come fenomeni di questo tipo non sono affatto nuovi nella zona di Fiumicino e nei terreni limitrofi. Diverse volte infatti, sempre in occasione di operazioni di scavo per costruzioni edili o marine, in prossimità dei lavori erano emersi geyser e vulcanetti con fuoriuscita di gas e fango dal sottosuolo.

Come è ovvio pensare, la spiegazione del fenomeno è da ricercare nei depositi di gas contenuti ad alta pressione nel terreno. A seguito di analisi specifiche e tomografie del terreno, gli studi hanno evidenziato, nel caso del primo fenomeno osservato, che depositi di anidride carbonica sono presenti a circa 40-50 metri di profondità all’interno di uno strato di ghiaia spesso tra 5 e 10 m. La ghiaia comprende una falda acquifera compresa tra due strati di argilla, uno superiore ed uno inferiore, geologicamente molto diversi tra loro. Lo strato inferiore è molto permeabile e lascia filtrare i gas provenienti da profondità maggiori e generati dall’attività vulcanica propria dei Castelli Romani, e ancora oggi attiva. Lo strato superiore invece appare molto meno permeabile e funge da tappo per intrappolare i gas impedendo così la loro risalita in superficie.

A questo punto cosa succede?

Semplice, il gas è intrappolato dallo strato superiore fino a che una perturbazione esterna, come una trivella o uno scavo per costruzioni edili, non “smuove” il terreno e libera il gas. L’anidride carbonica in pressione a questo punto è libera di salite in superficie portando con se anche il fango che incontra durante il suo percorso. Ecco spiegato il meccanismo di formazione dei geyser della zona.

Cosa c’è di anomalo in tutto questo? Assolutamente nulla. Questa spiegazione, supportata da dati e analisi scientifiche, mostra anche il perché di eventi simili in passato e non esclude ovviamente nuovi fenomeni per il futuro. Ovviamente, vista la quantità di gas contenuto nel sottosuolo sarà sempre necessario valutare a priori lo scavo da realizzare e porre rimedio qualora si liberassero grossi volumi in superficie. Pericolo ovviamente amplificato qualora le emissioni avvenissero in prossimità della zona abitata, vista anche la tossicità dei gas in questione.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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Vesuvio pronto ad esplodere

29 Nov

Ci risiamo, anche se si passa la maggior parte del tempo a formulare teorie catastrofiste sulla cometa ISON, ogni tanto una piccola parentesi piu’ terrena ci sta sempre bene. Cosa potremmo tirare fuori per spaventare un po’ di gente: semplice, un evergreen del catastrofismo, il Vesuvio!

Cosa significa?

In questi giorni il web sta letteralmente esplodendo con decine di articoli che parlano del Vesuvio. Attenzione, in che senso ne parlano? L’eruzione del Vesuvio sarebbe prossima, si trattera’ di un’eruzione letteralmente esplosiva con addirittura un milione di morti in 15 minuti.

Chi lo dice?

La fonte iniziale, come riportato da molti siti, sarebbe il professor Flavio Dobran, esperto di vulcani e docente della “New York University”.

A questo punto voi direte: ok, la solita bufala con un professore inventato di un’universita’ che non esiste o, in alternativa, un ricercatore indipendente al servizio di chissa’ quale testata inutile.

Mi dispiace deludervi ma il prof. Dobran esiste veramente ed e’ veramente un esperto di vulcani.

A questo punto, credo sia il caso di passare attraverso questa notizia e vederci chiaro.

Come potete leggere da molti siti, Dobran avrebbe studiato la storia geologica di molti vulcani sulla Terra per cercare di simularne il comportamento futuro. Da questa analisi sono venuti fuori risultati molto interessanti per il nostro Vesuvio. In particolare, sempre secondo questo modello, il Vesuvio avrebbe un comportamento ciclico alternando eruzioni di lieve e forte intensita’. Sempre secondo questi calcoli, e considerando che Dobran e’ anche un esperto di fluidodinamica, sarebbe stato possibile prevedere anche la dinamica dell’eruzione violenta, che sarebbe la prossima. La caldera sotto il vulcano raggiungerebbe fortissime pressioni con temperature molto elevate. Questo comporterebbe, da un’analisi del substrato attuale, la formazione di una sorta di pentola a pressione sprovvista di valvola di sfogo. L’aumentare delle pressioni porterebbero ad un certo istante ad una rottura completa del cono vulcanico provocandone dunque l’esplosione.

Ora, ragioniamo su quanto detto: modello di comportamento di un vulcano. Vi dice niente questa frase? L’analisi condotta dallo scienziato e’ assolutamente seria e va presa in considerazione. In che modo? Lo studio dinamico dei fluidi interni del Vesuvio hanno permesso di determinare una struttura in grado di reggere pressioni molto alte. Se vogliamo dirlo in termini semplici, la differenza principale tra il Vesuvio e l’Etna e’ proprio questa. Se, da un lato, l’Etna e’ una sorta di colabrodo che erutta in continuazione in modo lieve, dall’altra il Vesuvio tiene tutto all’interno arrivando, prima o poi, ad un punto di rottura completo con una violenta eruzione.

A parte lo studio completo e assolutamente degno di nota, al solito, i catastrofisti hanno preso solo la parte secondo loro interessante o meglio manipolabile cioe’: l’esplosione conseguente alla pressione e le alte temperature prodotte.

Questi aspetti sono noti da tempo e ne avevamo gia’ parlato in un articolo specifico:

Cosa succede in Campania?

In particolare, avevamo gia’ fatto anche tutti i confronti mostrando, in un altro articolo, il diverso comportamento di altri vulani nostrani come il gia’ citato Etna e lo Stromboli:

Due parole sull’Etna e sullo Stromboli

Ora, quando dovrebbe avvenire questa eruzione? E’ possibile che sia prossima?

La risposta alla prima domanda e’ “non lo sappiamo”, la seconda invece e’ “assolutamente no”. Attenzione pero’, se non sappiamo quando avverra’ l’eruzione, come possiamo dire che non sara’ a breve?

Anche qui, basta ragionare con la testa per capire dov’e’ la verita’. Lo studio di Dobran non consente assolutamente di determinare il momento dell’eruzione ma solo come questa avverra’. Ora pero’, come detto in precedenza, la dinamica precedente all’esplosione presenterebbe dei movimenti caratteristici assolutamente ben identificabili. Immaginate la caldera del vulcano che va in forte pressione, cosa succederebbe all’esterno? Sicuramente questo provocherebbe una serie di terremoti di intensita’ crescente. Inoltre, ci sarebbero fenomeni di innalzamento del terreno assolutamente non trascurabili.

Sono presenti oggi questi fenomeni?

Assolutamente no. Oggi sentiamo parlare di attivita’ sismica sul Vesuvio e movimenti del terreno che si alza e si abbassa. Anche se simili, questi non sono assolutamente segnali precursori dell’esplosione ma conseguenze della normale attivita’ del vulcano, sempre presente. Come visto, le intensita’ dei fenomeni precursori sarebbero estremamente piu’ intense e assolutamente non confondibili con quelle standard.

Allora possiamo stare tranquilli?

Anche qui, come detto nei precedenti articoli, mi permetto di dissentire. Anche se oggi non siamo in procinto dell’eruzione, sapiamo che, prima o poi, questa ci sara’. Bene, dovremmo sfruttare questi momenti per predisporre piani di sicurezza, mettere in sicurezza la zona, definire zone rosse, ecc. Tutte attivita’ che, quando l’emergenza scattera’, potrebbero essere in grado di salvare molte vite. Ad oggi, anche se qualcosa si sta muovendo, le attivita’ in corso sono sempre troppo poche. Complice la crisi e, permettetemi, anche la mentalita’ locale, siamo abituati a non preoccuparci di qualcosa fino a che questo qualcosa non diviene un’emergenza. Come potete facilmente immaginare, questo approccio e’ fallimentare. Perche’ aspettare di piangere i morti quando, oggi, potremmo fare in modo che la conta sia molto ridotta?

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Aerei: come fanno a volare e sicurezza

13 Nov

Attraverso i commenti del  blog, un nostro caro lettore ci ha fatto una domanda, a suo dire, apparentemente molto semplice ma che, come potete verificare molto facilmente, genera tantissima confusione. In sintesi la domanda e’ questa: perche’ si dice che volare in aereo e’ cosi sicuro?

Per poter rispondere a questa domanda, si devono ovviamente scartabellare i numeri ufficiali degli incidenti aerei. Questo ci consente di poter verificare la probabilita’ di un incidente aereo rapportato, ad esempio, a quelli ben piu’ noti automobilistici. Partendo da questa domanda, mi sono pero’ chiesto qualcosa in piu’: sappiamo veramente perche’ gli aerei riescono a volare? Anche questa potrebbe sembrare una domanda molto semplice. Si tratta di una tecnologia conosciuta da diversi decenni eppure, incredibile ma vero, non tutti sanno perche’ questi enormi oggetti riescono a stare in aria. Facendo un giro su internet, ho scoperto come anche molti siti di divulgazione della scienza fanno delle omissioni o dicono cose formalmente sbagliate.

Detto questo, credo sia interessante affrontare un discorso piu’ ampio prima di poter arrivare a rispondere alla domanda sugli incidenti aerei.

Partiamo dalle basi, come sapete ruolo fondamentale nel volo aereo e’ quello delle ali. Mentre il motore spinge in avanti l’apparecchio, le ali hanno la funzione di far volare l’aereo. Ora, per poter restare in quota, o meglio per salire, senza dover parlare di fisica avanzata, c’e’ bisogno di una forza che spinga l’aereo verso l’alto e che sia maggiore, o al limite uguale per rimanere alle stessa altezza, del peso dell’aereo stesso.

Come fanno le ali ad offrire questa spinta verso l’alto?

Forze agenti sull'ala durante il volo

Forze agenti sull’ala durante il volo

Tutto il gioco sta nel considerare l’aria che scorre intorno all’ala. Vediamo la figura a lato per capire meglio. L’aria arriva con una certa velocita’ sull’ala, attenzione questo non significa che c’e’ vento con questa velocita’ ma, pensando al moto relativo dell’aereo rispetto al suolo, questa e’ in prima approssimazione la velocita’ stessa con cui si sta spostando l’aereo. Abbiamo poi il peso dell’aereo che ovviamente e’ rappresentato da una forza che spinge verso il basso. D e’ invece la resistenza offerta dall’ala. Vettorialmente, si stabilisce una forza L, detta “portanza”, che spinge l’aereo verso l’alto.

Perche’ si ha questa forza?

Come anticipato, il segreto e’ nell’ala, per la precisione nel profilo che viene adottato per questa parte dell’aereo. Se provate a leggere la maggiorparte dei siti divulgativi, troverete scritto che la forza di portanza e’ dovuta al teorema di Bernoulli e alla differenza di velocita’ tra l’aria che scorre sopra e sotto l’ala. Che significa? Semplicemente, l’ala ha una forma diversa nella parte superiore, convessa, e inferiore, quasi piatta. Mentre l’aereo si sposta taglia, come si suole dire, l’aria che verra’ spinta sopra e sotto. La differenza di forma fa si che l’aria scorra piu’ velocemente sopra che sotto. Questo implica una pressione maggiore nella parte inferiore e dunque una spinta verso l’alto. Per farvi capire meglio, vi mostro questa immagine:

Percorso dell'aria lungo il profilo alare

Percorso dell’aria lungo il profilo alare

Come trovate scritto in molti siti, l’aria si divide a causa del passaggio dell’aereo in due parti. Vista la differenza di percorso tra sopra e sotto, affinche’ l’aria possa ricongiungersi alla fine dell’ala, il fluido che scorre nella parte superiore avra’ una velocita’ maggiore. Questo crea, per il teorema di Bernoulli, la differenza di pressione e quindi la forza verso l’alto che fa salire l’aereo.

Spiegazione elegante, semplice, comprensibile ma, purtroppo, fortemente incompleta.

Perche’ dico questo?

Proviamo a ragionare. Tutti sappiamo come vola un aereo. Ora, anche se gli aerei di linea non lo fanno per ovvi motivi, esistono apparecchi acrobatici che possono volare a testa in giu’. Se fosse vero il discorso fatto, il profilo dell’ala in questo caso fornirebbe una spinta verso il basso e sarebbe impossibile rimanere in aria.

Cosa c’e’ di sbagliato?

In realta’ non e’ giusto parlare di spiegazione sbagliata ma piuttosto bisogna dire che quella data e’ fortemente semplificata e presenta, molto banalmente come visto, controesempi in cui non e’ applicabile.

Ripensiamo a quanto detto: l’aria scorre sopra e sotto a velocita’ diversa e crea la differenza di pressione. Chi ci dice pero’ che l’aria passi cosi’ linearmente lungo l’ala? Ma, soprattutto, perche’ l’aria dovrebbe rimanere incollata all’ala lungo tutto il percorso?

La risposta a queste domande ci porta alla reale spiegazione del volo aereo.

L'effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

L’effetto Coanda sperimentato con un cucchiaino

Prima di tutto, per capire perche’ l’aria rimane attaccata si deve considerare il profilo aerodinamico e il cosiddetto effetto Coanda. Senza entrare troppo nella fisica, questo effetto puo’ semplicemente essere visualizzato mettendo un cucchiaino sotto un lieve flusso d’acqua. Come sappiamo bene, si verifica quello che e’ riportato in figura. L’acqua, che cosi’ come l’aria e’ un fluido, scorre fino ad un certo punto lungo il profilo del metallo per poi uscirne. Questo e’ l’effetto Coanda ed e’ quello che fa si che l’aria scorra lungo il profilo alare. Questo pero’ non e’ ancora sufficiente.

Nella spiegazione del volo utilizzando il teorema di Bernoulli, si suppone che il moto dell’aria lungo l’ala sia laminare, cioe’, detto in modo improprio, “lineare” lungo l’ala. In realta’ questo non e’ vero, anzi, un moto turbolento, soprattutto nella parte superiore, consente all’aria di rimanere maggiormente attaccata evitando cosi’ lo stallo, cioe’ il distaccamento e la successiva diminuzione della spinta di portanza verso l’alto.

In realta’, quello che avviene e’ che il moto dell’aria lungo il profilo compie una traiettoria estremamente complicata e che puo’ essere descritta attraverso le cosiddette equazioni di Navier-Stokes. Bene, allora scriviamo queste equazioni, risolviamole e capiamo come si determina la portanza. Semplice a dire, quasi impossibile da fare in molti sistemi.

Cosa significa?

Le equazioni di Navier-Stokes, che determinano il moto dei fluidi, sono estremamente complicate e nella maggior parte dei casi non risolvibili esattamente. Aspettate un attimo, abbiamo appena affermato che un aereo vola grazie a delle equazioni che non sappiamo risolvere? Allora ha ragione il lettore nel chiedere se e’ veramente sicuro viaggiare in aereo, praticamente stiamo dicendo che vola ma non sappiamo il perche’!

Ovviamente le cose non stanno cosi’, se non in parte. Dal punto di vista matematico e’ impossibile risolvere “esattamente” le equazioni di Navier-Stokes ma possiamo fare delle semplificazioni aiutandoci con la pratica. Per poter risolvere anche in modo approssimato queste equazioni e’ necessario disporre di computer molto potenti in grado di implementare approssimazioni successive. Un grande aiuto viene dalla sperimentazione che ci consente di determinare parametri e semplificare cosi’ la trattazione matematica. Proprio in virtu’ di questo, diviene fondamentale la galleria del vento in cui vengono provati i diversi profili alari. Senza queste prove sperimentali, sarebbe impossibile determinare matematicamente il moto dell’aria intorno al profilo scelto.

In soldoni, e senza entrare nella trattazione formale, quello che avviene e’ il cosiddetto “downwash” dell’aria. Quando il fluido passa sotto l’ala, viene spinto verso il basso determinando una forza verso l’alto dell’aereo. Se volete, questo e’ esattamente lo stesso effetto che consente agli elicotteri di volare. In quest’ultimo caso pero’, il downwash e’ determinato direttamente dal moto dell’elica.

Detto questo, abbiamo capito come un aereo riesce a volare. Come visto, il profilo dell’ala e’ un parametro molto importante e, ovviamente, non viene scelto in base ai gusti personali, ma in base ai parametri fisici del velivolo e del tipo di volo da effettuare. In particolare, per poter mordere meglio l’aria, piccoli velivoli lenti hanno ali perfettamente ortogonali alla fusoliera. Aerei di linea piu’ grandi hanno ali con angoli maggiori. Al contrario, come sappiamo bene, esistono caccia militari pensati per il volo supersonico che possono variare l’angolo dell’ala. Il motivo di questo e’ semplice, durante il decollo, l’atterraggio o a velocita’ minori, un’ala ortogonale offre meno resitenza. Al contrario, in prossimita’ della velocita’ del suono, avere ali piu’ angolate consente di ridurre al minimo l’attrito viscoso del fluido.

Ultimo appunto, i flap e le altre variazioni di superficie dell’ala servono proprio ad aumentare, diminuire o modificare intensita’ e direzione della portanza dell’aereo. Come sappiamo, e come e’ facile immaginare alla luce della spiegazione data, molto importante e’ il ruolo di questi dispositivi nelle fasi di decollo, atterraggio o cambio quota di un aereo.

In soldoni dunque, e senza entrare in inutili quanto disarmanti dettagli matematici, queste sono le basi del volo.

Detto questo, cerchiamo di capire quanto e’ sicuro volare. Sicuramente, e come anticipato all’inizio dell’articolo, avrete gia’ sentito molte volte dire: l’aereo e’ piu’ sicuro della macchina. Questo e’ ovviamente vero, se consideriamo il numero di incidenti aerei all’anno questo e’ infinitamente minore di quello degli incidenti automobilistici. Ovviamente, nel secondo caso mi sto riferendo solo ai casi mortali.

Cerchiamo di dare qualche numero. In questo caso ci viene in aiuto wikipedia con una pagina dedicata proprio alle statistiche degli incidenti aerei:

Wiki, incidenti aerei

Come potete leggere, in media negli ultimi anni ci sono stati circa 25 incidenti aerei all’anno, che corrispondono approssimativamente ad un migliaio di vittime. Questo numero puo’ oscillare anche del 50%, come nel caso del 2005 in cui ci sono state 1454 vittime o nel 2001 in cui gli attentati delle torri gemelle hanno fatto salire il numero. La maggiorparte degli incidenti aerei sono avvenuti in condizioni di meteo molto particolari o in fase di atterraggio. Nel 75% degli incidenti avvenuti in questa fase, gli aerei coinvolti non erano dotati di un sistema GPWS, cioe’ di un sistema di controllo elettronico di prossimita’ al suolo. Cosa significa? Un normale GPS fornisce la posizione in funzione di latitudine e longitudine. Poiche’ siamo nello spazio, manca dunque una coordinata, cioe’ la quota a cui l’oggetto monitorato si trova. Il compito del GPWS e’ proprio quello di fornire un sistema di allarme se la distanza dal suolo scende sotto un certo valore. La statistica del 75% e’ relativa agli incidenti avvenuti tra il 1988 e il 1994. Oggi, la maggior parte degli aerei civili e’ dotato di questo sistema.

Solo per concludere, sempre in termini statistici, e’ interessante ragionare, in caso di incidente, quali siano i posti lungo la fusoliera piu’ sicuri. Attenzione, prendete ovviamente questi numeri con le pinze. Se pensiamo ad un aereo che esplode in volo o che precipita da alta quota, e’ quasi assurdo pensare a posti “piu’ sicuri”. Detto questo, le statistiche sugli incidenti offrono anche una distribuzione delle probabilita’ di sopravvivenza per i vari posti dell’aereo.

Guardiamo questa immagine:

Statistiche della probabilita' di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Statistiche della probabilita’ di sopravvivenza in caso di incidente aereo

Come vedete, i posti piu’ sicuri sono quelli a prua, cioe’ quelli piu’ vicini alla cabina di pilotaggio ma esiste anche una distribuzione con picco di sicurezza nelle file centrali vicino alle uscite di emergenza. Dal momento che, ovviamente in modo grottesco, i posti a prua sono quelli della prima classe, il fatto di avere posti sicuri anche dietro consente di offrire una minima ancora di salvataggio anche ad i passeggeri della classe economica.

Concudendo, abbiamo visto come un aereo riesce a volare. Parlare solo ed esclusivamente di Bernoulli e’ molto riduttivo anche se consente di capire intuitivamente il principio del volo. Questa assunzione pero’, presenta dei casi molto comuni in cui non e’ applicabile. Per quanto riguarda le statistiche degli incidenti, l’aereo resta uno dei mezzi piu’ sicuri soprattutto se viene confrontato con l’automobile. Come visto, ci sono poi dei posti che, per via della struttura ingegneristica dell’aereo, risultano statisticamente piu’ sicuri con una maggiore probabilita’ di sopravvivena in caso di incidente.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Il processo di decaffeinizzazione

8 Ago

Nella sezione:

Hai domande o dubbi?

una nostra cara lettrice ci chiede di parlare del “caffe’ decaffeinato”. Credo che questo argomento sia molto interessante perche’ molto spesso si sentono tantissime leggende su questa soluzione. Tutti noi, almeno una volta, avremo sentito dire: “fa bene”, “fa male”, “e’ cancerogeno”, “e’ buono”, “fa schifo”, ecc. Come al solito, tante opinioni in disaccordo tra loro. Cerchiamo dunque di capire meglio come viene realizzato questo caffe’, cioe’ quali sono le tecniche maggiormente utilizzate per la decaffeinizzazione e, soprattutto, che genere di risultato si ottiene.

Qualche tempo fa, avevamo gia’ parlato della cosiddetta “fisica del caffe'”, parlando del principio di funzionamento della moka, spesso ignorato da molti, anche tra gli addetti ai lavori:

La fisica del caffe’

A questo punto, non resta che parlare invece della materia prima necessaria!

Come sapete bene, la caffeina, il cui nome chimico e’ 1,3,7-trimetilxantina, fu isolata per la prima volta nel 1820 ed e’ contenuta in almeno 60 varieta’ di piante, tra cui, ovviamente, caffe’, the, guarana’, cacao, ecc. La caffeina e’ un potente stimolante ed interagisce sul nostro umore aumentando i livelli di dopamina e bloccando i recettori dell’adenosina. Per inciso, quando i livelli di quest’ultima raggiungono una certa soglia, avvertiamo la sensazione di sonno.

Queste caratteristiche sono purtroppo sia il pro che il contro della caffeina. L’assunzione di questa sostanza puo’ infatti avere effetti dannosi in persone ansiose, con problemi di sonnoloenza, tachicardia, ecc. Come anticipato, l’effetto della caffeina e’ tutt’altro che blando, a livello biologico, questa molecola e’ un vero e proprio veleno, che risulta letale sopra una certa soglia, ovviamente non raggiungibile assumendo tazzine di caffe’.

Ora pero’, molte persone, tra cui il sottoscritto, adorano il caffe’ anche solo per il suo sapore o per la ritualita’ dell’assunzione. Proprio per questo motivo, si sono affinate diverse tecniche per eliminare la caffeina dai chicchi di caffe’, ottenendo una bevanda non stimolante, appunto il caffe’ decaffeinato.

Il decaffeinato fu inventato a Brema nel 1905 dal tedesco Ludwig Roselius, figlio di un assaggiatore di caffè, per conto della azienda “Kaffee Handels Aktien Gesellschaft”. Proprio in onore del nome dell’azienda, questo tipo di caffe’ venne chiamato prendendo le iniziali e dunque commercializzato come Caffe’ HAG. Per ottenere questo risultato, i chicchi di caffe’ venivano cotti a vapore con una salamoia di acqua e benzene. Quest’ultimo era il solvente in grado di estrarre la caffeina dal chicco.

Successivamente, questo metodo venne abbandonato trovando soluzioni alternative da utilizzare prima della tostatura, cioe’ quando il fagiolo e’ ancora verde. La tecnica maggiormente utilizzata fino a pochi anni fa, era quella che prevedeva l’utilizzo di diclorometano per estrarre la caffeina. Successivamente a questo trattamento, il caffe’ veniva lavato a vapore per eliminare il diclorometano, che ha un punto di ebollizione di circa 40 gradi. A questo punto, si passava alla essiccatura e tostatura dei chicchi a 200 gradi.

Questo metodo presentava purtroppo alcuni problemi, che poi sono quelli che spingono ancora oggi le leggende di cui parlavamo all’inizio.

Il diclorometano e’ una sostanza cancerogena per l’essere umano. Come anticipato, successivamente al suo utilizzo, il caffe’ passava per altri due processi con temperature notevolmente superiori al punto di ebollizione del diclorometano. Questo trattamento assicurava la completa evaporazione del potenziale cancerogeno sui chicchi.

Perche’ allora e’ stata abbandonata la tecnica?

Il problema reale di questa tecnica di decaffeinizzazione e’ che durante il trattamento con diclorometano, oltre alla caffeina, venivano estratte altre sostanze chimiche dai chicchi che contribuiscono al sapore della bevanda finale. In tal senso, il decaffeinato ottenuto con questa soluzione, aveva un sapore molto diverso da quello originale. Inoltre, anche altre sostanze benefiche per l’organismo venivano estratte dal caffe’ mentre venivano prodotti oli contenenti molecole da alcuni ritenute dannose per l’uomo.

Detto questo, capite bene dove nascono le leggende da cui siamo partiti, circa il sapore del decaffeinato e la pericolosita’ del suo utilizzo.

Oggi, la tecnica con diclorometano e’ quasi completamente abbandonata a favore dell’utilizzo della CO2 supercritica. Con questo termine si intende solo una stato con pressioni e temperature tali da renderla una via di mezzo tra un gas e un fluido. Nel processo di decaffeinizzazione, i chicchi di caffe’ vengono prima inumiditi con vapore per rigonfiarli ed aumentare la percentuale di acqua. Questo sempre con fagioli verdi, cioe’ prima della tostatura. A questo punto, i chicchi passano in colonne di estrattori insieme alla CO2 ad una tempratura tra 40 e 80 gradi ed una pressione intorno alle 150 atmosfere. Questo passaggio permette all’anidride carbonica di portare via la caffeina, toccando in minima parte le altre sostanze contenute nel caffe’. A seguito di questo passaggio, si procede ovviamente alla tostatura.

Quali sono i vantaggi di questa tecnica rispetto alla precedente?

Prima di tutto, si utilizza solo CO2, cioe’ una sostanza non pericolosa per l’essere umano. Il processo consente di estrarre gran parte della caffeina contenuta nel caffe’. Per legge, un caffe’ decaffeinato non deve avere piu’ del 0,1% di caffeina. Non intaccando, se non in minima parte, le altre sostanze, il sapore del caffe’ rimane quasi invariato, e quindi e’ molto piu’ simile all’analogo con caffeina.

Oltre a questi aspetti, la CO2 in uscita dal processo e’ ovviamente ricca di caffeina. Questa sostanza e’ notevolmente utilizzata in diversi settori tra cui la medicina, la farmacologia, la botanica, ecc. Proprio per questo motivo, in virtu’ del processo utilizzato, e’ possibile estrarre caffeina pura dall’anidride carbonica mediante un abbassamento di temperatura o utilizzando carboni attivi.

Lo stesso processo viene utilizzato anche su altre piante, oltre che per l’estrazione del colosterolo dal burro o dell’essenza dai fiori di luppolo, utilizzata nella produzione della birra.

Concludendo, molte delle leggende intorno al decaffeinato nascono in virtu’ del precedente metodo utilizzato per l’estrazione della caffeina dai chicchi. Oggi, l’utilizzo di CO2 supercritica consente di estrarre la maggior parte della caffeina, che oltre tutto puo’ essere recuperata e utilizzata in altri settori, lasciando quasi del tutto inalterate le altre sostanze che contribuiscono la sapore di questa ottima bevanda.

 

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I segreti delle ragnatele

21 Lug

In questi giorni per ben due volte ho sentito parlare di ragnatele, sentendo queste opere utilizzate come metafore. Proprio da qui, mi e’ venuta la curiosita’ di scrivere un articolo specifico su questo argomento, noto a tutti nel senso stretto del termine, ma forse non troppo specificatamente dal punto di vista ingegneristico.

Come e’ noto, le ragnatele vengono create per lo scopo principale di procurare cibo. Gli insetti restano infatti intrappolati sulle tele fornendo ottimi spuntini ai ragni. Oltre a questa funzione vitale, solo pochi giorni fa avevamo parlato di un altro fenomeno:

Quando gli angeli perdono i capelli

Come visto, le ragnatele possono essere utilizzate anche per le migrazioni dei ragni, che si lasciano trasportare insieme alle loro tele dal vento, riusciendo a percorrere anche tratti molto lunghi senza fatica.

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Da cosa sono composte le ragnatele?

Biologicamente, la seta viene prodotta da speciali ghiandole dette filiere. Il filo e’ ricco di catene di aminoacidi tra cui glicina, serina e alanina la cui composizione puo’ leggermente variare in base alla specie. All’interno delle filiere, la seta e’ ovviamente in forma liquida e solidifica non appena fuoriesce dal ragno.

Per essere precisi, ci sono due tipologie di seta che vengono utilizzate per preparare una tela. La prima e’ appicicosa e serve per intrappolare gli insetti. Se vogliamo, questa offre solo il materiale di cattura. Ben piu’ interessante e’ la cosiddetta seta dragline, che costituisce invece l’elemento strutturale della ragnatela.

Come viene costruita la ragnatela?

Ovviamente, in base al punto in cui si deve operare, ci saranno procedure leggermente diverse. Come sappiamo bene, ci sono ragnatele angolari, orizzontali, verticali, ecc. In tutte queste strutture, troviamo pero’ fili radiali e fili circolari, con funzioni diverse. I punti piu’ importanti della tela stessa, sono ovviamente quelli di ancoraggio dei fili alla superficie.

Le ragnatele sono da sempre sudiate nel campo dei materiali proprio grazie alle loro stupefacenti caratteristiche di resistenza. Come anticipato, la prima proprieta’ fondamentale e’ da ricercarsi proprio nella dragline. Per darvi un’idea, il carico di rottura di questa seta, cioe’ la pressione da esercitare per spezzare un filo, e’ paragonabile a quella dei migliori acciai sul mercato. Se pensiamo che pero’ questo materiale ‘e molto meno denso dell’acciaio, abbiamo dei carichi di rottura normalizzati alla densita’ che rendono la dragline fino a 5 volte piu’ resistente dell’acciaio. Proprio questa straordinaria proprieta’ ha richiamato molti studi sulle ragnatele appunto per imitare la natura nella ricerca di materiali sempre piu’ resistenti o in grado di resistere a carichi elevati.

Come e’ noto, ingegneristicamente, per costruire una struttura con determinate qualita’ non basta utilizzare materiali specifici, anche la struttura stessa deve essere studiata per lo scopo. Cosa significa questo? Anche la costruzione delle ragnatele avviene con criteri specifici e che rendono queste opere straordinarie.

Come evidenziato da studi e simulazioni nanometriche fatte, una tela di ragno ha la capacita’ di essere perturbata non linearmente con un carico. Questo comportamento e’ opposto a quello che normalmente avviene in natura. Facciamo un esempio per capire meglio. Se abbiamo un problema ad un ginocchio, possiamo ugualmente camminare ma con il rischio che, a causa del precario equilibrio, anche la colonna vertebrale possa subire danni. La ragnatela si comporta invece in modo opposto. Se, per qualche motivo, una parte di tela si rompe o cede, la struttura e’ realizzata in modo da non compromettere la funzionalita’ del complesso. Poiche’ la produzione di seta e’ un processo molto dispendioso per il ragno, questo comportamento consente di poter recuperare la tela senza dover ricominciare da capo.

Inoltre, la seta gode di ottime proprieta’ elastiche. Proprio questa caratteristica fa si che dopo la cattura di un insetto, la struttura entri in vibrazione facendo capire al ragno che la cena e’ pronta.

Come anticipato, le ragnatele sono da sempre studiate dagli esperti non solo per carpire i segreti della materia prima utilizzata ma anche per emulare la struttura per l’ottimizzazione dei punti di ancoraggo di ponti sospesi, sopraelevate, ecc. Come osservato innumerevoli volte, una tela di ragno e’ in grado di resistere addirittura alla violenza di un uragano.

Concludendo, le ragnatele sono assolutamente uno spettacolo di natura. Osservare questi manufatti ci consente di capire molte cose sia dal punto di vista chimico sia per le caratteristiche ingegneristiche delle strutture e delle tele utilizzate. Come visto, le ragnatele presentano doti meccaniche molto migliori di quelle dei materiali attualmente utilizzati nelle costruzioni. Sicuramente, osservare la natura ci puo’ consentire di comprendere al meglio le soluzioni utilizzate da specie animali, ben piu’ antiche dei nostri attuali edifici.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

 

Ad un anno dal sisma, la terra ribolle in Emilia

20 Mag

In questi giorni, sta facendo molto discutere un fenomeno alquanto curioso che sta avvenendo in alcune zone in provincia di Mantova.

Di cosa si tratta?

Sembrerebbe che la terra stia ribollendo, emettendo uno strano gorgoglio e, almeno secondo le testimonianze, venga emesso un gas non ancora identificato.

Il fenomeno e’ stato osservato per la prima volta a San Giovanni del Dosso e da ieri anche a Campagnola nella Bassa Reggiana. I primi a parlare di questo avvenimento, sono stati i giornalisti della Gazzaetta di Mantova che sono anche intervenuti sul posto. Per farvi capire di cosa stiamo parlando, vi riporto il link al giornale in cui potete vedere e sentire il misterioso borbottio:

Gazzetta di Mantova, San Giovanni del Dosso

Come raccontato dal giornale, in entrambi i casi, il fenomeno e’ stato osservato in campi agricoli e sono state allertate le autorita’ per cercare di capire l’origine di questi strani rumori. Ad oggi, non si sa ancora l’origine certa ne’ tantomeno il meccanismo geologico che innesca questi movimenti.

Di questo strano fenomeno, ho discusso con un nostro lettore che vive proprio nella zona e che mi ha contattato per cercare di capire cosa stia accadendo. Ovviamente, non avendo a disposizione dati certi, e’ possibile fare solo delle ipotesi basate sui video che trovate in rete.

Prima di parlare di ipotesi, cerchiamo di contestualizzare la situazione. Proprio oggi, e’ l’anniversario della prima scossa che ha interessato l’Emilia, il 20 Maggio 2012. Di questo evento, cosi’ come di quello del 29, abbiamo parlato moltissimo in questo blog per analizzare e smentire le tantissime ipotesi che volevano il terremoto indotto dall’uomo o legato a qualche strana attivita’ di fratturazione idraulica.

Parlando di una zona con ancora vivo il ricordo di quei momenti, e’ abominevole pensare che in rete ci sia una fortissima speculazione anche su questo ultimo fenomeno. Purtroppo, come ormai sappiamo bene, pur di fare profitto non si guarda in faccia nessuno.

Analizziamo un attimo i fatti. Stando a quanto riportato dai testimoni, oltre a questo strano rumore, dal terreno sarebbe emesso anche un gas. Per certo, sappiamo che non si tratta di metano. Questo perche’, con un metodo alquanto discutibile dal punto di vista scientifico, le persone intervenute sul luogo hanno accertato che avvicinando una fiamma il gas non si incendiava. Si potrebbe discutere sul metodo “scientifico” utilizzato, ma non e’ questo l’importante ora.

Quali sono le spiegazioni che trovate in rete? La piu’ citata e’ che il gas emesso sia radon. Perche’ questa ipotesi? Semplice, per creare la connessione con le teorie di Giuliani e quindi far intendere che da qui a pochi giorni ci potrebbe essere una nuova scossa. Di queste teorie abbiamo parlato piu’ volte, discutendo come le emissioni di radon dal sottosuolo non possano essere considerate un precursore sismico. Non mi stanchero’ mai di ripetere che: ci possono essere terremoti preceduti da emissioni di radon, ci possono essere terremoti non preceduti da emissioni di radon, ci possono essere emissioni di radon senza terremoti. Nell’ottica dell’individuazione di un precursore sismico, capite dunque che questo parametro non e’ assolutamente affidabile.

Detto questo, ci sono poi tantissimi siti che parlano dello stesso fenomeno avvenuto pochissimi giorni prima della violenta scossa del 20 maggio 2012. Cosa significa questo? Semplice, far credere alle persone che tra pochi giorni ci potrebbe essere di nuovo un forte terremoto.

Prima di farci prendere dal panico, andiamo con ordine e cerchiamo di inquadrare la cosa.

Prima di tutto, parlando dei terremoti del 2012, abbiamo parlato di fenomeni simili a questi che stiamo analizzando ora, in questi post:

Una prova del fracking in Emilia?

Inalzamento dei pozzi in Emilia prima del sisma

Spesso i vulcanelli vengono citati in tanti articoi attuali, dimenticando pero’ un particolare fondamentale: come visto nel post, questo fenomeno non e’ un precursore sismico, bensi’ una conseguenza di un forte sisma. Cosa significa? Che, dopo un forte sisma, in prossimita’ dell’epicentro, possono (ma non e’ detto) formarsi questi vulcanelli di sabbia dovuti a fenomeni di liquefazione del terreno. E’ un precursore? No, non avvengono prima, casomai dopo un sisma.

Allora cosa sono questi strani rumori che si avvertono?

Dunque, come anticipato, non abbiamo ancora dati in mano per formulare ipotesi certe, ma dobbiamo considerare due aspetti molto importanti: a seguito del sisma del 2012, la struttura morfologica del terreno potrebbe essere stata modificata. Inoltre, fino a pochi giorni fa, si sono registrate fortissime piogge proprio sull’area in questione.

Alla luce di questo, cosa potrebbe creare il rumore?

Tra le tante ipotesi che si leggono, secondo me due sono verosimili. La prima e’ che la liquefazione della sabbia, documentata nei post precedenti, abbia creato spazi vuoti nel terreno. In questo caso, l’acqua delle precipitazioni e’ entrata nel terreno ed e’ andata a riempire questi spazi. Il rumore che si sente e’ semplicemente dovuto ad un gioco di pressioni. Sacche che vengono riempite dall’acqua che passa nel terreno, possono creare pressioni diverse e dunque l’acqua si sposta creando questo rumore. Se volete e’ un po’ come i vasi comunicanti. In questo senso, il gas che uscirebbe dal terreno sarebbe soltanto l’aria che era contenuta nelle sacche e che lascia il posto all’acqua proveniente dalla superficie.

La seconda ipotesi plausibile e’ che si tratti di anidride carbonica. In questo caso, il discorso e’ del tutto equivalente a quello precedente, solo che le sacche sarebbero piene di anidride carbonica. Questo gas potrebbe essere accumulato da vegetali o anche da piccoli giacimenti sotterranei.

Personalmente, ma potrei sbagliare, credo sia piu’ plausibile la prima ipotesi. In tal senso, come visto, questo fenomeno sarebbe comunque connesso agli sconvolgimenti del terremoto del 2012, ma causato direttamente dalle violente piogge dei giorni scorsi.

Permettetmi un pensiero a voce alta. E’ gia ‘qualche giorno che si parla di questo fenomeno, possibile che in tutta Mantova non si sia trovato un laboratorio attrezzato per fare una semplice analisi e capire prima di tutto che gas viene emesso dal terreno? Non credo sia una cosa tanto difficile, forse solo un pochino di piu’ che avvicinarsi con un accendino al terreno, ma sicuramente molto piu’ scientifico.

Ad oggi, sono state anche scavate delle buche nel terreno fino a 80 cm, ma non hanno rivelato nulla di anomalo. A questo punto, non resta che attendere qualche giorno e aspettare i risultati delle analisi per potere capire finalmente di che fenomeno si tratta.

L’unica cosa che vorrei sottolineare, e’ l’assoluta non correlazione tra questo fenomeno ed un sisma. Se parliamo di vulcanelli, intendiamo una coseguenza non un precursore di terremoto. Se parliamo di radon, facciamo illazioni sia dal punto di vista del fenomeno, dal momento che non e’ noto il gas che fuoriesce, sia dal punto di vista, come detto, dei precursori. Dunque, rimaniamo calmi e cerchiamo di capire veramente di cosa si tratta, non dando soddisfazione ai tanti speculatori di cui la rete e’ ormai satura.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Cosa c’e’ sotto i nostri piedi?

28 Apr

In questi giorni, molti giornali e siti internet hanno pubblicato la notizia di una nuova misura rigurdante la temperatura al centro della Terra. Come avrete letto, il nuovo risultato stabilisce una temperatura del centro della Terra a 6000 gradi centigradi, ben 1000 gradi maggiore rispetto al valore precedentemente conosciuto e misurato circa 20 anni fa. Tra l’altro, moltissime fonti enfatizzano il fatto che questi 6000 gradi, misurati al centro del nostro pianeta, sono paragonabili alla temperatura esterna del Sole.

Temperature della Terra dalla superficie al centro

Temperature della Terra dalla superficie al centro

E dunque? Purtroppo, come spesso accade, molti siti sono sempre pronti a pubblicare notizie di carattere scientifico, ma un po’ meno a dare spiegazioni. In realta’, questa misura e’ estremamente complessa ed e’ stata possibile solo grazie alla collaborazione di diversi centri di ricerca. Inoltre, la nuova determinazione della temperatura interna del pianeta, consente di verificare molti modelli riguardanti diversi settori della scienza.

Da quanto detto, credo che questa notizia meriti un piccolo approfondimento, anche solo per capire meglio questi concetti, che sempre affascinano le persone.

Per prima cosa: come e’ stata fatta questa misura?

Ad oggi, sappiamo che, scendendo verso il centro della Terra, ci sono zone ad alta pressione occupate da ferro e zolfo liquidi. Pian piano che ci avvicianiamo al centro pero’, e le pressioni continuano ad aumentare, si trova un blocco di ferro solido, che occupa la parte piu’ interna del nostro pianeta. Come sappiamo questo? L’evidenza di questa composizione, ma anche il volume occupato dalla parte solida e da quella liquida, vengono determinati studiando le onde sismiche dei terremoti di intensita’ maggiore. Cosa significa? Le onde emesse durante un forte sisma, si propagano all’interno della Terra e interagiscono in modo diverso incontrando un volume solido o liquido. Bene, misurando queste interferenze, se volete ascoltando il loro eco, e’ possibile determinare lo spessore del nucleo solido del nostro pianeta. Purtroppo, questi studi non ci danno nessuna informazione sulla temperatura interna della Terra. Per ricavare questi valori e’ necessario procedere in modo diverso.

Arriviamo dunque alla misura in questione. Come potete immaginare, sapendo che nel nucleo e’ presente sia ferro solido che liquido, basta determinare i punti di fusione di questo metallo per arrivare all’informazione cercata. Purtroppo, il discorso non e’ cosi’ semplice. In questo caso, oltre alla temperatura, gioca un ruolo essenziale anche la pressione a cui il ferro e’ sottoposto. Pressione e temepratura sono due variabili indipendenti di cui tenere conto per determinare il punto di fusione del ferro.

Per capire questo importante concetto, vi faccio un esempio noto a tutti. Quando si dice che la temperatura di ebollizione dell’acqua e’ 100 gradi, ci si riferisce alla pressione atmosferica. Come sicuramente avrete sentito dire, esistono delle differenze per questo valore a seconda che vi troviate al mare o in montagna. Questo e’ comprensibile proprio considerando i diversi valori di pressione. In questo caso, possiamo vedere la pressione come il peso della colonna d’aria sopra le nostre teste. Variando il valore della pressione, cambia dunque la temperatura di ebollizione dell’acqua. La stessa cosa avviene per il ferro al centro della terra, ma per valori di temperatura e pressioni molto diversi da quelli a cui siamo abituati.

Quando parliamo di pressioni al centro della Terra, stiamo pensando a valori che si aggirano intorno a qualche milione di atmosfere. Per poter studiare le traformazioni di fase del ferro con questi valori di pressione e temperatura, i ricercatori francesi hanno costruito uno strumento ad hoc, di cui vi mostro uno schema:

Schema dello strumento utilizzato per simulare le pressioni al centro della Terra

Schema dello strumento utilizzato per simulare le pressioni al centro della Terra

Come vedete, una lamina di ferro viene messa tra due diamanti, in modo tale che la punta tocchi la superficie. Spingendo i due diamanti su un punto molto piccolo, si riescono a creare le pressioni richieste per la misura. Per scaldare invece il ferro alle temperature richieste, vengono utilizzati potenti fasci laser in grado di far salire la temperatura fino a diverse migliaia di gradi.

A questo punto, appare evidente che tutto il sistema debba essere isolato termicamente e chimicamente dall’ambiente esterno per impedire perdite di calore ma anche che il ferro reagisca con l’ambiente viziando il risultato. In questo caso, per poter determinare lo stato solido o liquido del campione, si sono utilizzate le emissioni a raggi X del materiale, in modo da poter determinare lo stato fisico, senza perturbare in nessun modo la misura.

Dai modelli sismici utilizzati, nello strato in cui il ferro e’ liquido, si ha una temperatura di 4800 gradi con una pressione di 2.2 milioni di atmosfere, risultato confermato dalla misura. Se pero’ aumentiamo ancora la pressione, analogamente a quanto accade mentre scendiamo vicino la centro della Terra, e la portiamo ad un valore di 3.3 milioni di atmosfere, ci si accorge che per far solidificare il ferro, come osservato dallo studio delle onde sismiche, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi.

Cosa significa questo? Riassumendo, sappiamo dai modelli sismici che il centro della terra e’ di ferro solido circondato da ferro liquido. Con il dispositivo visto, e’ stato possibile determinare che alle pressioni del centro della Terra, affinche’ il ferro sia solido, e’ necessaria una temperatura di 6000 gradi. Bene, questo e’ proprio il valore della temperatura al centro del nostro pianeta e che e’ stato possibile misurare con precisione, solo 500 gradi di incertezza sperimentale, con questa importantissima ricerca.

Come vi avevo anticipato, queto nuovo valore e’ circa 1000 gradi superiore a quello precedente ottenuto 20 anni fa. Perche’ questa differenza? Il sistema usato in precedenza per ottenere le alte pressioni richieste era molto simile a quello odierno. La caratteristica che ha permesso di misurare con precisione la temperatura, e’ lo studio delle transizioni del ferro osservando il tutto ai raggi X. Nella precedente misura, venivano utilizzate onde visibili. Come evidenziato in questa nuova misura, arrivati a circa 5000 gradi, si presentano fenomeni di cristallizzazione superficiale del ferro, che molto probabilemnte sono stati interpretati in passato come l’inizio della transizione nella fase solida, mentre, come visto in questa misura, per arrivare in questo stato, e’ necessario aumentare ancora di 1000 gradi la temperatura.

Ultima importante considerazione: come visto, la temperatura del mantello intorno al nucleo e’ di circa 4800 gradi, cioe’ 1200 gradi inferiore a quella del blocco di ferro solido. Bene, questa differenza di temperatura e’ fondamentale per capire un altro importante parametro del nostro pianeta e di cui spesso abbiamo parlato, il campo magnetico. Come sapete, spesso abbiamo parlato di geomagnetismo per sfatare tutte quelle voci catastrofische che vorrebbero un’inversione dei poli in corso:

Inversione dei poli terrestri

L’anomalia del Sud Atlantico

Il battito naturale …. della Terra

Bene, la differenza di temperatura tra gli strati interni, insieme anche alla rotazione della terra intorno al suo asse, sono proprio i responsabili della generazione del nostro campo magnetico. Per dirlo in parole semplici, l’interno della Terra si comporta come una dinamo in cui le correnti sono correnti termiche spinte dalla differenza di temperatura.

Come vedete, alla luce di quanto detto, e’ abbastanza riduttivo quanto si puo’ leggere sui giornali. Questa misura e’ estremamente interessante dal punto di vista tecnico, ma soprattutto i risultati ottenuti sono di prim’ordine. Come anticipato, i nuovi valori trovati consentiranno di migliorare notevolmente i modelli anche dal punto di vista geologico, utili anche per studiare la propagazione dei terremoti sul nostro pianeta. Detto questo, la misura apre il campo anche a possibili studi per cercare di riprodurre in laboratorio le condizioni di pressione e temperatura presenti in ogni strato del nostro pianeta. Avere una mappa di questo tipo, potrebbe fornire dati estremamente importanti per capire al meglio anche l’origine e l’evoluzione della nostra Terra.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

Due parole sull’Etna e sullo Stromboli

14 Apr

In alcuni post precedenti, specialmente riferendoci al fenomeno terremoti e al loro presunto aumento, poi dimosrato falso, ci siamo trovati anche a parlare di vulcani. In particolare, in questo post:

Cosa succede in Campania?

abbiamo analizzato la situazione sia del Campi Flegrei che del Vesuvio. Come visto, queste sono due strutture molto pericolose e che giustamente devono essere tenute costantemente sotto controllo. Il pericolo principale, viene proprio dalla lunga quiescenza, cioe’ lo stato di inattivita’, a cui, soprattutto il Vesuvio, ci ha abituato. Molte spesso, si tende a confondere questa quiescenza con lo spegnimento del vulcano, cosa del tutto falsa. Un vulcano come il Vesuvio e’ molto attivo e potenzialmente molto pericoloso per via di un suo brusco risveglio esplosivo che potrebbe avvenire. Ovviamente, non voglio fare la parte del catastrofista, questo discorso serve solo a sottolineare il potenziale pericolo della zona e soprattutto la necessita’ di organizzare piani di evacuzione.

Detto questo, ho ricevuto diverse richieste da parte di utenti per conoscere invece lo stato dell’Etna e dello Stromboli. Come sicuramente avrete sentito anche nei tg, questi due vulcani, dalla fine del 2012, stanno dando luogo a diversi fenomeni eruttivi. La curiosita’ degli utenti nasce in primis per comprendere lo stato attuale di queste formazioni, ma anche per sfatare le tante voci catastrofiste che certo non potevano mancare su questi episodi. Senza entrare nello specifico, come potete immaginare, le solite voci catastrofiste riguardano un risveglio di questi vulcani o per via di forti cambiamenti in corso sul nostro pianeta, ma anche per lo sfruttamento del Marsili. Come visto in questo post:

Marsili: una fonte di energia enorme!

esiste un piano per ricavare energia geotermica da questo pericoloso vulcano. Secondo le voci catastrofiste, questa attivita’ umana modificherebbe gli equilibri secolari innescando proprio le eruzioni dei vulcani della zona. Prima di tutto, come potete leggere nel post riportato, lo sfruttamento del Marsili e’ realmente possibile, ma ancora non e’ iniziato. Premesso questo, e’ vero che tutte queste strutture appartengono alal cosiddetta fascia stromboliana, ma ovviamente e’ impensabile di fare un buco nel Marsili per provocare l’eruzione dell’Etna.

Detto questo cerchiamo invece di capire la reale situazione di questi vulcani, parlando proprio separatamente dei due.

ETNA

Ricostruzione 3D dell'Etna

Ricostruzione 3D dell’Etna

Questo vulcano ha subito diverse modificazioni e attraversato varie fasi nel corso dei secoli. I processi che hanno portato alla formazione dell’Etna cominciano ben 600000 anni fa, durante il quaternario. Come detto, durante la sua lunga storia, il vulcano ha cambiato piu’ volte morfologia, ma soprattutto ha modificato radicalmente anche la sua attivita’ vulcanica.

Oggi come oggi, l’Etna, con una frequenza molto elevata, da luogo a fenomeni eruttivi. Per darvi un’idea, dall’inizio del 2013, ci sono stati ben 10 eruzioni, di cui l’ultima solo un paio di giorni fa.

Proprio questi frequenti fenomeni eruttivi, assicurano la non pericolosita’ dell’Etna. Ovviamente, nel corso della storia recente, ci sono state eruzioni piu’ copiose che hanno messo a rischio la salvaguardia dei paesi vicini, ma il piu’ delle volte le eruzioni dell’Etna avvengono assolutamente senza conseguenze.

Canale lavico sull'Etna

Canale lavico sull’Etna

Prima di tutto, c’e’ da considerare proprio la morfologia della montagna. Oggi, esistono 4 crateri principali sull’Etna, piu’ un numero molto elevato di crateri minori che, nel corso delle eruzioni, si formano e si chiudono in continuazione. Questo grande numero di bocche, assicura un rilascio immediato della pressione interna della caldera. Detto in parole semplici, l’Etna e’ un vero e proprio “colabrodo”, nel senso che la pressione interna non raggiunge valori elevati perche’ la lava trova immediatamente una via d’uscita.

Inoltre, la lava eruttata dall’Etna e’ estremamente fluida. Ovviamente anche questa caratteristica fa si che difficilmente si formino dei “tappi” e che dunque la pressione interna possa aumentare dando luogo a fenomeni esplosivi.

Anche la morfologia della montagna assicura delle ottime vie di fuga. I numerosi canali lavici sui versanti dell’Etna permettono delle vie preferenziali per il magma. In tal senso, a meno di eruzioni molto abbondanti, la lava segue sempre le stesse strade accumulandosi poi in zone specifiche. Tra queste, sicuramente la piu’ conosciuta e’ la Valle del Bove. In quest’area, si accumulano sempre nuovi strati di lava che poi solidificandosi modificano radicalmente il paesaggio. Se visitate la zona, vi troverete da un momento all’altro in un paesaggio quasi di tipo lunare, formato solo da strati di lava che, nel corso delle varie eruzioni, si sono sovrapposti.

Detto questo, capite bene perche’ siamo ormai abituati a sentire di eruzioni da parte dell’Etna e del perche’, molto spesso, queste eruzioni non destano assolutamente panico. Solo per darvi un’idea, durante gli ultimi anni, le uniche vittime dell’Etna sono state dei turisti che incoscientemente si sono avvicinati troppo ai canali lavici durante un’eruzione.

Quanto detto non preclude ovviamente un continuo monitoraggio da parte degli esperti dell’Etna. Ovviamente tutta la struttura e’ continuamento monitorata sia dal punto di vista vulcanico che sismico attraverso una fitta rete di strumenti che in continuo inviano dati.

STROMBOLI

Il vulcano Stromboli, o se preferite anche tutta l’isola dal momento che si tratta proprio del vulcano, e’ sostanzialmente diverso dall’Etna. Lo Stromboli e’ considerato uno dei vulcani piu’ attivi del mondo e da luogo a fenomeni di tipo esplosivo con una frequenza molto elevata.

Ricostruzione 3D dello Stromboli

Ricostruzione 3D dello Stromboli

L’attivita’ ordinaria dello Stromboli avviene mediante esplosioni di media potenza e lancio dalle bocche principali di bombe scoriacee incandescenti, lapilli, cenere e blocchi. Questi lanci avvengono in media ogni ora. Questo valore vi fa capire perche’ lo Stromboli e’ considerato uno dei vulcani piu’ attivi del mondo.

Periodi di totale inattivita’ di questo vulcano sono rarissimi. Il piu’ lungo che si ricorda e’ di appena due anni ed e’ avvenuto tra il 1908 e il 1910.

La normale attivita’ del vulcano puo’ anche essere intensificata con esplosioni di notevole potenza e lanci di bombe incandescenti che, come osservato, possono arrivare anche al metro di diametro.

Come capite bene, anche se l’attivita’ normale di questo vulcano e’ estremamente intensa, non prevede emissione di colate laviche. Questi fenomeni avvengono con frequenze molto piu’ basse. Per darvi un’idea, nel corso dell’ultimo secolo si sono avute appena 26 eruzioni con colate di lava sull’isola. Inoltre, come nel caso dell’Etna, generalmente questi fenomeni non provocano danni ai centri abitati, dal momento che il magma fuoriuscito si riversa normalmente nella Sciara di Fuoco nel settore nord occidentale dell’isola.

Le eruzioni piu’ violente che si rocordano per lo Stromboli sono quelle del 1919 e del 1930. In questi casi, a causa di notevoli infiltrazioni di acqua marina all’interno della caldera, le pressioni aumentarono a valori molto elevati, provocando una copiosa fuorisucita di lava e numerosi eventi sismici di forte intensita’. A seguito di questi, furono registrati anche tsunami fino a 3 metri che arrivarno fino alle coste di Capo Vaticano in Calabria. Inoltre, le notevoli colate laviche uscirono fuori dalla Sciara di Fuoco, arrivando anche a lambire diversi centri abitati.

Attivita' eruttiva sullo Stromboli

Attivita’ eruttiva sullo Stromboli

Detto questo, l’ultima colata lavica da parte dello Stromboli e’ avvenuta all’inizio del 2013 ma l’attivita’ vulcanica e’ ancora oggi in corso. Come visto, questo non ci deve assolutamente sorprendere, stiamo parlando di uno dei vulcani piu’ attivi del mondo e con un’intensa attivita’ che molto raramente presenta periodi di interruzione.

Anche per lo Stromboli, e’ da sempre in corso un intenso monitoraggio da parte degli esperti, proprio per tenere sotto controllo questo pericoloso vulcano. Tra le altre cose, come sottolineato prima, questo vulcano deve essere monitorato anche per l’insorgenza di piccoli tsunami nel mediterraneo.

Concludendo, come visto nell’articolo, non e’ in corso assolutamente nessun fenomeno particolare ne’ per l’Etna ne’ per lo Stromboli. Stiamo parlando di due vulcani attivi e che molto frequentemente danno luogo a fenomeni eruttivi. Come analizzato pero’, dal punto di vista vulcanico, le due strutture sono completamente diverse, ma allo stesso modo necessitano di un monitoraggio continuo ed attento. Mio personale punto di vista, e’ che, tra quelli italiani, sicuramente il Vesuvio rappresenta uno dei vulcani piu’ pericolosi considerando prima di tutto il periodo di quiescenza in corso, ma anche, e soprattutto, l’elevata densita’ abitativa sulle sue pendici.

 

”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.