Lo spazio e’ un punto di osservazione privilegiato che consente di osservare enormi superfici con pochi satelliti

Di Roberto Battiston, Presidente della Commissione II Sezione INFN di Perugia; componente del Comitato Tecnico Scientifico dell’ASI (SpaceMag, marzo 2010)

Il sisma dell’aprile 2009 in Abruzzo, quello cinese di Wenchuan del maggio 2008, le catastrofi del maremoto del 2004 nell’ oceano indiano e di Haiti lo scorso gennaio 2010, riportano periodicamente alla ribalta della cronaca, in modo clamoroso ma spesso assai poco scientifico, il tema della prevedibilita’ dei terremoti. Ad oggi, purtroppo, non esiste un metodo di predizione affidabile. Esistono pero’ numerose osservazioni di anomalie (onde elettromagnetiche di bassa frequenza, effetti luminosi, variazioni termiche, rilasci di radon, livello della falda acquifera, modifiche delle proprieta’ della ionosfera o della magnetosfera, sciami sismici, etc.) che avvengono ore, giorni, talvolta settimane prima di sismi importanti.
Ciò e’ documentato in centinaia di articoli scientifici, decine di conferenze e libri (referenza: il bel libro Ionospheirc Percursors of Earthquakes, di Pulinets e Boyarcuk , Editore Springer) dedicati ai fenomeni precursori. Per cui non si puo’ sostenere che, in linea di principio, non si possa predire l’avvento di un sisma. Vi e’ pero’ una difficolta’ intrinseca legata alla vastita’ del territorio da monitorare.

Le misure necessarie per lo studio dei precursori sono di tipo locale. Equipaggiare migliaia di km quadrati con opportuni sensori ha un costo altissimo e non garantisce dati significativi, come mostrano decenni di studi sulla faglia di S. Andrea in California. Per cui i dati a disposizione sui precursori non sono sistematici. Ma questo non significa che questi fenomeni non siano di enorme entita’. Grazie a tecniche basate sui segnali dei satelliti GPS, sono state osservate anomalie ionosferiche sopra regioni poi colpite da un sisma. Nel caso delle emissioni del Radon, l’isotopo instabile Rn222 ha 3,82 giorni di vita media e rilascia in ogni decadimento 5,8 MeV di energia che si trasforma in calore.

E’ stato calcolato che in coincidenza con il terribile sisma di Sumatra del 26 dicembre 2004, l’energia termica rilasciata dal Radon abbia superato di 8 volte l’energia meccanica liberata dal terremoto. Quantita’ così grandi di energia e di ionizzazione dell’ aria sono in grado di alterare localmente le proprieta’ della colonna atmosferica al punto da formare nuvole di condensazione, fenomeno riportato con una certa frequenza in collegamento con terremoti importanti anche se, occorre dirlo, in modo non sistematico e non del tutto convincente.

Importanti perturbazioni elettriche e magnetiche sono inoltre state osservate sia da terra che dallo spazio. Lo spazio rappresenta un punto di osservazione privilegiato, permettendo di monitorare enormi superfici con un numero limitato di satelliti. Proprio quello che serve per studiare fenomeni localmente rari come i terremoti, tenuto conto che ogni giorno sulla terra ve ne sono in media un paio con magnitudine maggiore di 5 nella scala Ricther.

Ma dallo spazio si possono osservare anche i fenomeni precursori? La risposta sembra essere incoraggiante. I campi elettromagnetici, ad esempio, collegano la terra con la magnetosfera. Essi possono essere misurati dallo spazio e le loro alterazioni possono influenzare la stabilita’ delle fasce di Van Allen causando la precipitazione di particelle elementari energetiche (protoni, elettroni). La ionosfera e’ osservabile in modo sistematico con satelliti ionosonda con tecniche disponibili da decenni nonche’ con misure in loco delle caratteristiche del plasma ionosferico. Per non parlare dei fenomeni nuvolosi osservati con regolarita’ dai satelliti metereologici che forniscono un enorme data base di informazioni che possono studiate e correlate con fenomeni sismici.

L’Italia ha una tradizione decennale nello studio dei fenomeni sismici dallo spazio. Gia’ nel 2000 era stato effettuato per conto dell’ ASI uno studio di fase A di un satellite, Esperia, dedicato a questo tipo di studi. Purtroppo non se ne fece nulla ma nel 2004 la Francia ha messo in orbita DEMETER, un piccolo satellite per molti versi simile ad Esperia, che ha permesso per la prima volta di studiare dallo spazio in modo sistematico precursori sismici di tipo elettromagnetico e ionosferico.

La Russia sta sviluppando un programma analogo, che prevede addirittura una costellazione satellitare. Sempre per l’Italia, nel 2005 Roberto Vittori ha portato in orbita durante la missione “Marco Polo” sulla ISS un dimostratore tecnologico, LAZIO-Sirad, contentente un rivelatore di particelle elementari sviluppato dall’ INFN e dedicato allo studio della stabilita’ delle fasce di Van Allen.

La Cina, infine, ha approvato per il 2013 un satellite interamente dedicato a questi studi, CSES, che sta per China Seismo Electromagnetic Satellite : questo satellite sara’ realizzato nell‘ ambito di una collaborazione internazionale e potrebbe ospitare rivelatori di particelle ionizzanti realizzati in collaborazione con l’ASI, analoghi a LAZIO-Sirad, che risultano particolarmente indicati per lo studio delle particelle che “precipitano” dalle fasce di Van Allen in seguito ad una perturbazione elettromagnetica proveniente dalla terra.

L’attenzione verso gli studi di precursori sismici dallo spazio e’ quindi crescente. ancora in una fase esplorativa, ed e’ presto per parlare di applicazioni e di affidabilita’ nelle previsioni dallo spazio Naturalmente occorre sottolineare siamo: solo attraverso la ricerca si puo’ pero‘ sperare di arrivare a dei risultati utilizzabili. La posta in gioco e’ pero’ talmente alta che non si deve lasciare nulla di intentato