I supervulcani e l'Anello di Fuoco

Immagina una tranquilla foresta di pini nel Wyoming, con i bisonti che pascolano accanto a pozze fumanti e geyser che sparano acqua bollente a decine di metri in aria. I turisti scattano foto a Old Faithful e raramente si fermano a chiedersi perché il terreno qui sia così irrequieto. La risposta è nascosta diversi chilometri sotto i loro piedi: un vasto serbatoio di roccia parzialmente fusa. Yellowstone non è solo un parco nazionale. Sorge sopra uno dei più grandi sistemi vulcanici della Terra, e le sorgenti calde gorgoglianti sono il respiro lieve di un gigante che ha prodotto alcune delle eruzioni più colossali che il nostro pianeta abbia mai visto.

Quel contrasto, un paesaggio sereno posto sopra un'immensa potenza sepolta, coglie qualcosa di essenziale riguardo ai vulcani. Per la maggior parte del tempo sono quieti, persino belli. Eppure le stesse forze che creano suoli fertili e montagne spettacolari possono, in rare occasioni, rimodellare i continenti e oscurare il cielo per anni. Per capire perché, dobbiamo partire da cosa sia davvero un vulcano e da dove provenga, in primo luogo, la roccia fusa.

Cos'è davvero un vulcano

Un vulcano è, nella sua forma più semplice, un'apertura nella crosta terrestre attraverso cui roccia fusa, gas e cenere fuoriescono dal caldo interno del pianeta. La roccia fusa si chiama magma finché si trova nel sottosuolo e lava una volta raggiunta la superficie. Il punto cruciale, spesso frainteso, è che la Terra non è cava né riempita da un oceano ribollente di roccia liquida. Il mantello sotto la crosta è per lo più solido, anche se si comporta come un materiale estremamente rigido che scorre lentamente nel corso del tempo geologico. La roccia fonde solo in condizioni specifiche: quando la pressione cala, quando viene aggiunta acqua o quando le temperature salgono abbastanza.

Poiché il magma è meno denso della roccia solida circostante, tende a risalire, raccogliendosi in camere e insinuandosi attraverso le fratture. Quando la pressione del gas accumulato diventa eccessiva, il magma si fa strada verso la superficie. Il carattere dell'eruzione dipende fortemente dalla chimica del magma. Un magma fluido e povero di silice produce eruzioni dolci e scorrevoli, del tipo che si vede alle Hawaii, dove ci si può avvicinare alla lava a piedi con cautela. Un magma denso e ricco di silice intrappola il gas come una bottiglia di bibita gassata agitata con il tappo chiuso, e quando finalmente cede il risultato è esplosivo, scagliando cenere e roccia in alto nell'atmosfera.

La tettonica delle placche, il motore di tutto

I vulcani non sono sparsi a caso sul globo. Si raggruppano secondo schemi precisi, e la ragione è la tettonica delle placche, la teoria secondo cui il rigido involucro esterno della Terra è suddiviso in alcune decine di placche che derivano lentamente sopra il mantello più caldo e deformabile sottostante. Queste placche si spostano solo di pochi centimetri all'anno, all'incirca alla velocità con cui crescono le unghie, ma nell'arco di milioni di anni quel movimento apre oceani, solleva montagne e determina dove il pianeta fonde.

La maggior parte dell'attività vulcanica avviene ai margini delle placche, e il tipo di margine determina il tipo di vulcano. Ai margini divergenti, dove le placche si allontanano, la riduzione di pressione consente al mantello di fondere, dando origine alle lunghe catene montuose sottomarine delle dorsali oceaniche, oltre alle valli di rift sulla terraferma come quelle dell'Africa orientale. Ai margini convergenti, dove una placca si immerge sotto un'altra in un processo chiamato subduzione, l'acqua trascinata in profondità con la placca che sprofonda abbassa il punto di fusione del mantello sovrastante. Questo genera i vulcani esplosivi a forma di cono che incombono su tante coste. La placca in discesa produce anche i terremoti più profondi, ed è per questo che vulcanismo e pericolo sismico vanno così spesso di pari passo.

I punti caldi e i vulcani che vagano

Non tutti i vulcani si trovano sul bordo di una placca. Le isole Hawaii si ergono nel mezzo della vasta placca pacifica, a migliaia di chilometri dal margine più vicino, e quell'enigma portò gli scienziati all'idea del punto caldo. Un punto caldo è una regione in cui materiale insolitamente caldo risale dalle profondità del mantello, forse in una stretta colonna nota come pennacchio del mantello, fondendo la crosta sovrastante. La profondità e il comportamento esatti di questi pennacchi sono ancora dibattuti, ma la loro traccia in superficie è sorprendente.

Poiché si ritiene che un punto caldo resti più o meno fisso mentre la placca sovrastante scorre, esso lascia una scia. Mentre la placca pacifica deriva verso nord-ovest, ogni vulcano che costruisce viene alla fine allontanato dalla sorgente di calore e si estingue, mentre uno nuovo si forma dietro di esso. Il risultato è la catena delle isole Hawaii, un nastro trasportatore di vulcani via via più antichi verso nord-ovest, dove cime antiche si sono erose in bassi atolli e infine sono sprofondate sotto le onde. L'isola di Hawaii, la più grande dell'arcipelago e sede del Kilauea che erutta di frequente, oggi si trova sopra il punto caldo, mentre isole come Kauai a nord-ovest sono di milioni di anni più antiche. Yellowstone è ampiamente interpretato come un punto caldo continentale, ed è per questo che le sue eruzioni hanno lasciato una scia di centri vulcanici più antichi che si estende attraverso gli Stati Uniti occidentali.

L'Anello di Fuoco

Se si tracciano su una mappa i vulcani e i terremoti del mondo, una caratteristica domina: una fascia a forma di ferro di cavallo che ricalca il bordo dell'Oceano Pacifico, risalendo lungo le coste occidentali del Sud e del Nord America, attraversando l'Alaska e scendendo poi per il Giappone, le Filippine e l'Indonesia fino alla Nuova Zelanda. Questo è l'Anello di Fuoco, ed è la regione più attiva del pianeta dal punto di vista vulcanico e sismico. All'incirca tre quarti dei vulcani attivi e dormienti del mondo si trovano lungo di esso, e qui colpisce anche la grande maggioranza dei più grandi terremoti del mondo.

L'Anello di Fuoco esiste perché l'Oceano Pacifico è circondato da zone di subduzione. Le dense placche oceaniche del bacino pacifico si immergono sotto i continenti e gli archi insulari che le circondano, trascinando l'acqua in profondità e alimentando i vulcani esplosivi soprastanti. Il Monte Sant'Elena, nello Stato di Washington, che eruttò in modo catastrofico nel 1980 radendo al suolo centinaia di chilometri quadrati di foresta, sorge su questo anello. Così come il Monte Fuji in Giappone, il Krakatoa in Indonesia, la cui eruzione del 1883 fu udita a migliaia di chilometri di distanza, e il Monte Pinatubo nelle Filippine, la cui eruzione del 1991 immise nell'alta atmosfera così tanto materiale che le temperature medie globali calarono leggermente per circa un anno. L'Anello di Fuoco è anche il motivo per cui paesi come Giappone, Cile e Indonesia investono così tanto nell'ingegneria antisismica e nei sistemi di allerta tsunami.

Quando un vulcano diventa un supervulcano

Le eruzioni ordinarie, anche quelle devastanti, sono insignificanti di fronte a una rara categoria che gli scienziati chiamano informalmente supervulcani. Il termine si riferisce a vulcani capaci di produrre una cosiddetta super-eruzione, definita come quella che espelle più di mille chilometri cubi di materiale. Per dare una proporzione, l'eruzione del Monte Sant'Elena del 1980 produsse all'incirca un chilometro cubo. Una super-eruzione è da centinaia a migliaia di volte più grande.

I supervulcani di solito non hanno l'aspetto del classico cono che disegniamo da bambini. Invece di costruire una montagna, un'enorme super-eruzione svuota la propria camera magmatica così completamente che il terreno collassa in un vasto cratere chiamato caldera, che può estendersi per decine di chilometri. Yellowstone ha prodotto diverse eruzioni di questo tipo, la più recente importante circa 640.000 anni fa, lasciando una caldera così grande che i primi rilevatori non la riconobbero affatto come un cratere vulcanico. L'eruzione di Toba, a Sumatra, all'incirca 74.000 anni fa, è tra i più grandi eventi vulcanici noti delle ultime centinaia di migliaia di anni e lasciò una caldera ora occupata da un lago. Alcuni ricercatori hanno proposto che Toba abbia causato un grave periodo di freddo globale e messo sotto pressione le prime popolazioni umane, anche se la portata del suo effetto sui nostri antenati resta davvero dibattuta tra gli scienziati.

Il pericolo di una super-eruzione risiede meno nella lava, che si muove lentamente, e più nell'atmosfera. Vaste quantità di cenere e gas solforosi si diffonderebbero in tutto il mondo, riflettendo la luce solare e raffreddando il clima per anni. La ricaduta di cenere potrebbe coprire intere regioni, facendo crollare i tetti e rovinando i raccolti a grande distanza dal vulcano stesso. Vale la pena sottolineare, però, che eventi simili sono straordinariamente rari sulle scale temporali umane, separati da decine di migliaia di anni, e non c'è alcuna base scientifica per prevedere un'eruzione imminente a Yellowstone o in qualunque altro supervulcano. Le pozze gorgoglianti ci dicono che il sistema è vivo, non che stia per esplodere.

Convivere con un terreno irrequieto

Nonostante tutta la loro minaccia, i vulcani sono anche tra gli elementi che danno più vita sulla Terra, e all'incirca 800 milioni di persone vivono abbastanza vicino a un vulcano attivo da poterne essere colpite. Il motivo per cui tante restano è semplice: i suoli vulcanici sono eccezionalmente fertili, arricchiti dai minerali delle eruzioni passate, ed è per questo che i pendii dei vulcani, dall'Italia all'Indonesia, sono coltivati in modo intensivo. Le regioni vulcaniche offrono anche energia geotermica, e l'Islanda, che si trova a cavallo di una dorsale oceanica e di diversi sistemi alimentati da punti caldi, riscalda gran parte delle proprie abitazioni e genera elettricità grazie al calore sotto i suoi piedi.

La vulcanologia moderna ha trasformato il nostro rapporto con queste montagne, passando dalla pura superstizione a un monitoraggio attento. Gli scienziati tengono d'occhio il rigonfiamento del terreno, la chimica dei gas in fuga e gli sciami di piccoli terremoti che spesso precedono un'eruzione mentre il magma si fa strada verso l'alto. Questi segnali diedero alle autorità un preavviso sufficiente prima del Monte Pinatubo nel 1991 per evacuare decine di migliaia di persone, salvando molte vite anche se l'eruzione in sé fu immensa. Non possiamo fermare i vulcani, ma stiamo diventando costantemente più bravi a leggere i loro avvertimenti.

Punti chiave

I vulcani sono finestre sul calore dell'interno della Terra, formati dove la roccia fusa risale attraverso la crosta, e la loro distribuzione è governata dalla lenta deriva delle placche tettoniche più che dal caso. La maggior parte si raggruppa lungo i margini delle placche, soprattutto le zone di subduzione dell'Anello di Fuoco del Pacifico, che ospita circa tre quarti dei vulcani del mondo e gran parte dei suoi grandi terremoti, mentre i punti caldi come le Hawaii e Yellowstone fondono attraverso il centro delle placche e lasciano scie vaganti di isole vulcaniche e crateri. I supervulcani rappresentano l'estremità più rara e potente di questo spettro, capaci di collassare in vaste caldere e di raffreddare il clima globale, eppure eruttano solo su scale temporali di decine di migliaia di anni e attualmente non possono essere previsti. Capire come funzionano i vulcani, dunque, significa meno vivere nel timore della prossima catastrofe e più apprezzare un pianeta ancora vivo sotto i nostri piedi, fertile e potente in egual misura, e imparare a leggere gli avvertimenti che ci offre.