Un gruppo di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), coadiuvato da un gruppo di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – in collaborazione con alcuni ricercatori giapponesi – hanno realizzato, per la prima volta, una muografia del vulcano Stromboli. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista internazionale Scientific Reports (Nature).La muografia, nota anche come radiografia muonica, è una tecnica che utilizza i muoni, cioè le particelle prodotte quando i raggi cosmici interagiscono con l’atmosfera terrestre, e viene impiegata sostanzialmente per per ricostruire un’immagine della struttura interna di un oggetto.

I risultati della prima radiografia muonica del vulcano Stromboli hanno rivelato la presenza di una zona a bassa densità nell’area sommitale del vulcano, zona che corrisponde ad una struttura di collasso formatasi nell’area dei crateri durante l’eruzione effusiva del 2007. L’area si è poi riempita da materiale piroclastico incoerente prodotto dall’attività esplosiva stromboliana.

Stromboli
La muografia del vulcano Stromboli, crediti: infn.it

Questa struttura ha condizionato lo stile eruttivo del vulcano dopo l’eruzione del 2007e presenta una densità di oltre il 30% inferiore rispetto al resto del substrato roccioso.

La muografia dello Stromboli spiegata dai ricercatori

Il risultato ottenuto servirà a comprendere meglio i processi eruttivi stromboliani e la dinamica del versante della Sciara del Fuoco, che nel passato è stato più volte interessato da frane tsunamigeniche

– ha detto la dott.ssa Flora Giudicepietro, dell’Osservatorio Vesuviano di Napoli (INGV), una delle autrice della ricerca.

Il rivelatore di muoni che abbiamo progettato si basa sulle tecnologie sviluppate per l’esperimento OPERA, che ha studiato ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN le proprietà del fascio di neutrini proveniente dal CERN. La prima sfida che abbiamo dovuto affrontare è stata la necessità di ideare un rivelatore compatto con alta risoluzione angolare, che non richiedesse alimentazione elettrica, che si potesse trasportare sulle pendici del vulcano e resistesse alle intemperie

– spiega invece Giovanni De Lellis della Sezione INFN di Napoli e dell’Università Federico II, a capo dell’esperimento OPERA e tra gli ideatori del progetto.

I muoni prodotti nell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera penetrano nella roccia vulcanica e possono attraversarla da parte a parte. Tuttavia, a seconda della densità e dello spessore della roccia, una parte di questi viene assorbita. Dal numero di muoni che arriva sul nostro rivelatore dalle diverse direzioni possiamo quindi capire la densità del materiale che hanno attraversato

– aggiunge infine Valeri Tioukov, dell’INFN di Napoli, che ha coordinato il progetto.

Questo tipo di radiografie, svolte in maniera periodica, della sommità del vulcano potranno essere usate per monitorare l’evoluzione della sua struttura interna.

Per approfondire:

[1] “First muography of Stromboli volcano” – Scientific Reports (Nature)
[2] “Stromboli: realizzata la prima radiografia muonica del Vulcano” – INFN – Laboratori Nazionale del Gran Sasso