I terremoti sottomarini potranno essere monitorati in maniera efficace grazie a una tecnica innovativa messa a punto dall'Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) e dal National Physical Laboratory (NPL). Senza bisogno di creare nuove infrastrutture, gli istituti metrologici di Italia e Regno Unito hanno infatti messo a punto un modo per adoperare utilizzando i collegamenti in fibra ottica già presenti sulla terraferma e sul fondo del mare per monitorare i terremoti sottomarini.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Science, parte dal presupposto che oggi la maggior parte delle stazioni di monitoraggio sismico si trova sulla terraferma, nonostante il 70% della superficie della Terra sia ricoperta dalle acque. Per questo motivo gran parte dei terremoti sottomarini non viene rilevata, pregiudicando la conoscenza di quanto avviene all'interno del nostro Pianeta.
Da recenti stime risulta che installare stazioni di monitoraggio sismico sul fondo del mare è molto dispendioso: una rete abbastanza estesa da coprire la maggior parte dei fondali marini costerebbe una cifra compresa fra 700 milioni e un miliardo di dollari. Ecco perché la soluzione ideata da INRiM e NPL, in collaborazione con il British Geological Survey e con l'Università di Malta, è non solo all'avanguardia, ma anche di grande utilità.
Gli studi hanno dimostrato che è possibile rilevare movimenti sismici utilizzando i collegamenti in fibra ottica già presenti sia sulla terraferma sia sul fondo del mare, mediante cavi lunghi fino a 535 chilometri, che sono collocati fra tra 25.000 e 18.500 chilometri di distanza dall'epicentro del terremoto. L'attuale rete sottomarina infatti è costituita da oltre un milione di chilometri di fibra ottica, che coprono già gli oceani Atlantico e Pacifico, e che si sta espandendo con rapidità grazie a un incremento esponenziale dei servizi Mobile ed Internet.
Il come è semplice: è la fibra stessa a diventare strumento di misurazione, impiegando i cavi come sensori acustici per cogliere le vibrazioni indotte dai sismi, e adattando la stessa tecnica con cui gli istituti metrologici trasmettono segnali di tempo accurati su fibra ottica per mezzo di laser ultra stabili. Il trucco sta nell'integrare le infrastrutture con l'attuale rete di sismografi, così da accrescere il monitoraggio dei terremoti spendendo molto meno rispetto a quanto accadrebbe con l'installazione di nuovi sensori.
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Davide Calonico, Primo Ricercatore all'INRIM e coordinatore del progetto di ricerca, ha spiegato che "è sempre bellissimo quando una tecnica usata per uno specifico ambito scientifico si rivela utile anche in un altro campo. In questo caso, tecniche ormai affermate nel settore della metrologia di tempo e frequenza hanno dato risultati interessanti quando sono state applicate alle analisi dei sismi sottomarini. La nostra capacità di misurare quasi in tempo reale la variazione infinitesimale della lunghezza della fibra ottica, utilizzando un laser ultra stabile, è stata decisiva per poter sfruttare l'infrastruttura di fibre ottiche per le telecomunicazioni presente sotto la superficie del mare".
Filippo Levi, Dirigente di Ricerca all'INRIM e responsabile del gruppo di ricerca, aggiunge che "la metrologia di tempo e frequenza si dimostra ancora una volta una Key-Enabling-Tecnology, che trova applicazioni in campi scientifici completamente differenti da quello in cui ha avuto origine. La cross-fertilizzazione tra le discipline scientifiche porta a risultati di grande valore, che permettono di fare avanzare la conoscenza e la tecnologia in modo significativo".
Le aspettative
L'obiettivo è scientifico, ossia "comprendere come funziona il nostro pianeta [...] mediante una soluzione a portata di mano, basata su un'infrastruttura già esistente, senza che sia necessario pensare all'installazione di ulteriori dispositivi" come ha spiegato Giuseppe Marra, Ricercatore Senior presso l'Istituto NPL e autore principale dell'articolo pubblicato su Science. Richard Luckett, Sismologo del British Geological Survey, aggiunge che "il fondo dell'oceano oggi è poco monitorato, ma è il luogo in cui avvengono alcuni tra i più interessanti processi geologici".
I dati raccolti oltre tutto avranno una valenza pratica molto importante: una volta che il sistema sarà operativo si potrà utilizzare per allertare le popolazioni dell'arrivo di tsunami causati da terremoti subacquei o da sismi di origine vulcanica, con maggior anticipo rispetto a quanto avviene oggi.
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