Applicazioni geofisiche sulle variazioni di gravità e del campo magnetico terrestre

Credit: U.S. Geological Survey

In molti campi della scienza applicata, quali la geologia, vi sono spesso tensioni e disaccordi fra scienziati che si specializzano nelle analisi dei problemi nell’uso di modelli matematici per descrivere insiemi di dati raccolti, e quelli che si basano su osservazioni e analisi empiriche. Una fonte comune di questi disaccordi nasce dalle applicazioni della geofisica  (studi di variazioni di gravità o del campo magnetico terrestre) che utilizzano modelli che da un punto di vista matematico non ammettono una sola interpretazione. Ad esempio, utilizzando le teorie derivate dagli studi di Isaac Newton riguardanti l’attrazione gravitazionale, un geofisico che misura le variazioni locali dell’accelerazione di gravità che sono prodotte dai contrasti nella densità delle rocce della Terra, è stato in grado di calcolare un insieme infinito di fonti valide matematicamente (con diverse forme, profondità, e contrasti di densità), che spiegherebbe la differenza di gravità misurata (o anomalìa). Questa teoria non è accettata unicamente dai geologi, e porta molti a concludere che tali informazioni geofisiche abbiano un valore limitato, dal momento che il numero di possibili risposte corrette ai problemi numerici è praticamente infinito. Nel numero di Dicembre del 2011 della geological society of america (GSA), Richard Saltus e Richard Blakely, due scienziati di vasta esperienza della US Geological Survey, hanno utilizzato la gravità e i modelli di campo magnetico per contribuire a migliorare la comprensione di una serie di problemi geologici, presentando numerosi esempi eccellenti di interpretazioni uniche che possono essere fatte da modelli “non univoci”. La loro motivazione per questo articolo è stata quella di migliorare la comunicazione tra i vari geologi per quanto riguarda i limiti della gravità e sui dati di campo magnetico, al fine di fornire importanti informazioni sulla geologia del sottosuolo di una zona o regione. Questa barriera di comunicazione è una questione importante, perché una grande quantità di nostra comprensione della geologia della Terra e dei pianeti è principalmente derivata da questi tipi di misurazioni geofisiche. Più in concreto, gli strumenti geofisici e le misurazioni del campo magnetico sono utilizzati in minerali e idrocarburi, per cui l’utilizzo di questi metodi può aiutare lo sviluppo economico, individuando le risorse minerarie del sottosuolo in modo più efficiente, oltre ad altre tecniche (come la perforazione e lo scavo). Nel loro articolo, Saltus e Blakely sono sostenitori di un approccio olistico per studi geologici. Combinando le osservazioni di altri parametri, le infinite soluzioni teoriche ad alcuni di questi potenziali modelli in campo geofisico possono essere ridotte a poche, o addirittura ad una migliore interpretazione. Essi presentano una serie di esempi in cui questo approccio può risolvere con successo importanti questioni geologiche. Uno dei migliori è l’analisi dei dati di anomalia magnetica dalla zona di Puget Sound, che permette una immagine dettagliata della zona di faglia attiva di Seattle.