Che cosa c'è sotto

Le placche crostali che giacciono sotto miglia di oceano sono in costante movimento, spostandosi impercettibilmente ogni secondo. Ma i sismologi che li seguono hanno dovuto fare affidamento su un programma investigativo dettato dal calendario, piuttosto che dall'orologio.

La loro routine non è cambiata da decenni: salgono regolarmente a bordo di navi da ricerca che si spostano in località offshore quando il tempo lo consente, rilasciano una serie di sensori e tornano settimane o mesi dopo per recuperare i dati registrati.

Il problema fondamentale con tali metodi di raccolta, tuttavia, è che impedisce qualsiasi analisi in tempo reale e spesso lascia i sismologi marini all'oscuro mentre si svolgono gli eventi attuali. Tuttavia, quei giorni potrebbero cambiare. La confluenza dei progressi nella tecnologia dei sensori, delle comunicazioni in fibra ottica e del software che gestisce il delicato equilibrio della strumentazione subacquea ha reso gli osservatori oceanici permanenti una realtà.

I prototipi sono ora in funzione al largo delle coste degli Stati Uniti e del Giappone.

Con una nuova attenzione sui loro sforzi a seguito della devastazione causata dallo tsunami dell'Asia meridionale, oceanografi e sismologi avvertono che la capacità di prevedere il rischio di terremoti e tsunami rimane un obiettivo lontano. Ma l'acquisizione di dati in tempo reale dalle porzioni in gran parte non studiate della crosta terrestre sotto gli oceani del mondo fornirà una visione completa dell'attività sismica sottomarina che non è mai stata vista.

Il cambiamento nella scienza oceanica che risulterà da quella nuova conoscenza, dicono i ricercatori, sarà a dir poco tettonico.

Le nuove informazioni saranno fondamentali per studiare l'oceano come i satelliti lo erano per studiare la terra, afferma Frank Rack, direttore dei programmi di perforazione oceanica per le Joint Oceanographic Institutions (JOI), un consorzio di ricerca con sede a Washington, D.C.

Fondata nel 1976, JOI è un'associazione senza scopo di lucro di 20 istituzioni accademiche che collaborano alla ricerca in geologia marina, geofisica e oceanografia.

Fino a poco tempo fa, i sismologi marini hanno dovuto rinunciare ai vantaggi della ricerca concessi dagli osservatori permanenti di cui godono le loro controparti terrestri. Il monitoraggio a bordo della nave è intrinsecamente temporaneo. Lo studio dei cambiamenti fisici, chimici e biologici a lungo termine che avvengono all'interno dell'oceano richiede una base stabilita sopra e sotto il fondo marino.

Secondo Rack, il programma di perforazione oceanica del JOI ha contribuito a colmare il divario, creando 20 osservatori sismici e idrologici oceanici. Scavando tunnel per migliaia di metri sotto il fondale sottomarino e riempiendo i pozzi larghi da 10 a 30 pollici con dispositivi di misurazione che rilevano movimento, pressione e temperatura, i ricercatori sono stati in grado di migliorare la qualità del segnale registrato.

È un ambiente più silenzioso per i sismometri, lontano dalle interferenze causate dal vento e dalle correnti d'acqua e in grado di rilevare eventi più impercettibili, afferma Rack.

Ma gli osservatori dipendono ancora dall'alimentazione della batteria e richiedono veicoli azionati a distanza per recuperare i dati. Ciò lascia ancora scienziati e ricercatori con un preoccupante divario tra il verificarsi di eventi e la loro rilevazione.

Una risposta migliore potrebbe risiedere negli sforzi per collegare lo studio della sismologia marina e di altre scienze della terra con le reti wireless e ottiche, che sono state approvate dalla National Science Foundation (NSF). L'agenzia ha stanziato 250 milioni di dollari nei prossimi cinque anni per uno sforzo ambizioso per sviluppare una rete di osservatori sui fondali marini, soprannominata Ocean Research Interactive Observatory Networks (ORION)

Tra gli aspetti più impegnativi del programma ORION c'è la gestione dei flussi di dati in tempo reale che genererà da migliaia di strumenti, afferma John Orcutt, vicedirettore dello Scripps Institution of Oceanography e uno dei principali ricercatori del middleware che gestirà l'ORION sistema.

Tipicamente in geofisica, si configurano strumenti per effettuare una misurazione e registrare i risultati, oppure si effettua una chiamata su una linea telefonica e di tanto in tanto si scaricano i dati, afferma Orcutt. Ma ora possiamo creare una griglia di dati di sensori che inoltrano tutti i loro dati al sistema.

La parte difficile è interagire in modo intelligente con i sensori. È qualcosa che non è stato fatto molto. Lo usiamo per la sismologia, ma è applicabile alla meteorologia, all'oceanografia, a tutti i tipi di campi in cui utilizzi gli strumenti a distanza.

Mentre la sovvenzione NSF copre la ricerca di base, Orcutt ha sottolineato che le potenziali applicazioni commerciali potrebbero includere il controllo del traffico, con sensori sepolti sotto le strade in grado di fornire indicazioni intelligenti ai conducenti.

Persino la NASA, che deve gestire a distanza molti strumenti, non ha dovuto cimentarsi con nulla di questa scala, afferma Alan Chave, uno scienziato senior presso la Woods Hole Oceanographic Institution.

Chave afferma che è in vista un cambiamento di paradigma per lo studio degli oceani e della sismologia marina, anche se non sarà nella sua generazione, o forse nemmeno nella prossima.

Il successo rappresenta molto più di un semplice cambiamento incrementale, concorda Orcutt riguardo ai progressi che ORION potrebbe portare. Rappresenta un cambiamento nell'oceanografia.

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