Un periodo di movimento lento e senza scosse potrebbe essere un preludio essenziale per i terremoti: è quanto emerge da un nuovo studio pubblicato su Nature da un gruppo di ricercatori guidati dal fisico Jay Fineberg della Hebrew University di Gerusalemme, che ha analizzato i processi fisici fondamentali alla base delle fratture. Secondo gli esperti, questa fase preliminare rappresenta un momento critico in cui si accumula energia, preparando le condizioni per un eventuale rilascio esplosivo che caratterizza i terremoti.
Il contesto: come nascono i terremoti
Semplificando, i terremoti si verificano quando 2 placche tettoniche in movimento si incastrano, accumulando stress lungo una faglia. “Le placche vengono sottoposte a forze crescenti che cercano di muoverle, ma restano bloccate nella parte fragile dell’interfaccia che le separa”, ha spiegato Fineberg a Live Science. Questa zona fragile, che non si deforma sotto stress, è quella che si rompe durante un terremoto. Tuttavia, il processo di rottura non è immediato: prima deve formarsi una frattura che, raggiungendo i bordi della zona fragile, accelera rapidamente fino a velocità vicine a quelle del suono, generando le scosse sismiche.
L’esperimento in laboratorio
Per indagare il processo alla base di questi eventi, Fineberg e il suo team hanno utilizzato esperimenti in laboratorio su materiali artificiali. Usando fogli di plexiglass – un materiale noto anche come polimetilmetacrilato – hanno simulato le condizioni presenti lungo una faglia, come la San Andreas in California. I fogli sono stati serrati insieme e sottoposti a una forza di taglio, ricreando le dinamiche di una frattura sismica.
I risultati hanno mostrato che prima della formazione di una frattura rapida, si sviluppa una fase precursore chiamata fronte di nucleazione. Questo fronte si muove attraverso il materiale a velocità molto più lente rispetto alle fratture tradizionali e non genera ancora onde sismiche. In altre parole, questo movimento iniziale è “asismico” e non rilascia energia cinetica nell’ambiente circostante.
Un cambiamento di prospettiva matematica
Per comprendere come il fronte di nucleazione si trasformi in una frattura veloce, i ricercatori hanno aggiornato i loro modelli matematici, passando da una rappresentazione unidimensionale a una bidimensionale. Invece di considerare la frattura come una semplice linea, i ricercatori l’hanno immaginata come una patch, un’area che si espande nel piano dove le due placche si incontrano.
Secondo Fineberg, l’energia necessaria per rompere nuovo materiale è proporzionale al perimetro della patch. Finché questa rimane all’interno della zona fragile, il movimento è lento. Tuttavia, quando la patch si espande oltre questa zona, l’energia richiesta non aumenta più proporzionalmente. A questo punto, l’energia in eccesso viene rilasciata in modo esplosivo, dando origine a un terremoto.
La previsione dei terremoti, implicazioni per la sismologia
Questa scoperta fornisce nuovi indizi su come i terremoti si sviluppano e perché talvolta si verificano senza preavviso. I ricercatori sperano che comprendere meglio i meccanismi fisici alla base della nucleazione e delle fratture possa migliorare i modelli predittivi dei terremoti. Sebbene l’esperimento utilizzi materiali artificiali, gli studiosi hanno sottolineato che i principi fisici sono universali.
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