Sotto la Cascadia la Terra si sta spezzando: cosa rivela una nuova ricerca sui grandi terremoti

I terremoti sono tra i fenomeni naturali più impressionanti e distruttivi del pianeta. Vediamo le loro conseguenze in superficie, percepiamo le vibrazioni e osserviamo i danni che possono provocare, ma ciò che realmente determina il loro comportamento rimane nascosto nelle profondità della Terra.

Un importante studio pubblicato su Science Advances ha analizzato con tecniche avanzate di imaging sismico circa 900 chilometri della zona di subduzione di Cascadia, lungo la costa nord-occidentale del Nord America. La ricerca offre una nuova e dettagliata visione di ciò che accade sotto il continente e suggerisce che la struttura profonda delle placche tettoniche potrebbe influenzare il modo in cui si propagano i grandi terremoti.

La scoperta più interessante è proprio questa: la gigantesca faglia responsabile dei terremoti di Cascadia non sembra essere una struttura uniforme. Al contrario, presenta variazioni, discontinuità e segmenti differenti che potrebbero condizionare la dimensione e la propagazione delle future rotture sismiche.

La Cascadia e il rischio dei grandi terremoti

La zona di subduzione di Cascadia si estende approssimativamente dall’isola di Vancouver, in Canada, fino alla California settentrionale. Qui le placche oceaniche di Juan de Fuca, Explorer e Gorda si muovono lentamente verso il continente nordamericano e vengono progressivamente spinte sotto di esso.

Questo processo è chiamato subduzione ed è responsabile della formazione delle faglie più potenti del pianeta. Il punto di contatto tra la placca oceanica e quella continentale prende il nome di megathrust, una gigantesca superficie di frizione capace di accumulare enormi quantità di energia.

Quando questa energia viene improvvisamente liberata, può generare terremoti di magnitudo eccezionale e, nelle zone costiere, anche tsunami.

La Cascadia è particolarmente importante perché il suo ultimo grande terremoto conosciuto risale al 1700. Le ricostruzioni scientifiche indicano che si trattò probabilmente di un evento vicino alla magnitudo 9, capace di generare uno tsunami che attraversò l’Oceano Pacifico e raggiunse persino le coste del Giappone.

Da allora il sistema continua lentamente ad accumulare deformazione.

Questo non significa che sia possibile stabilire quando avverrà un nuovo grande terremoto, ma rende fondamentale comprendere nel modo più accurato possibile la struttura della faglia.

Guardare dentro la Terra senza poter scavare

Il problema principale della geofisica è evidente: le strutture responsabili dei grandi terremoti si trovano a profondità che non possiamo raggiungere direttamente.

Gli scienziati devono quindi utilizzare strumenti indiretti.

Nel caso di questa ricerca, sono state impiegate sofisticate tecniche di imaging sismico, basate sull’analisi delle onde che attraversano le rocce e vengono riflesse dalle diverse strutture geologiche.

Il principio può ricordare, semplificando molto, quello di un’ecografia. Le onde incontrano materiali differenti e producono segnali diversi. Analizzando questi segnali attraverso complessi modelli matematici, i ricercatori riescono a costruire una sorta di radiografia del sottosuolo.

Naturalmente non si tratta di fotografie nel senso tradizionale del termine. Sono ricostruzioni scientifiche basate sulla fisica delle onde. Tuttavia, queste tecniche permettono oggi di osservare indirettamente strutture geologiche che fino a pochi decenni fa sarebbero rimaste completamente invisibili.

Ed è proprio grazie a questa capacità di “vedere” nel profondo che gli scienziati hanno individuato una Cascadia molto più complessa di quanto apparisse nei modelli precedenti.

Una placca tutt’altro che uniforme

Quando immaginiamo una placca tettonica tendiamo a visualizzarla come una gigantesca lastra rigida che si muove lentamente sopra il mantello terrestre. La realtà è molto più complessa.

Una placca possiede una lunga storia geologica. Si forma in un determinato ambiente, attraversa milioni di anni di trasformazioni, viene deformata, fratturata e modificata da numerosi processi.

Quando raggiunge una zona di subduzione, porta con sé questa storia.

Lo studio sulla Cascadia mostra che la placca oceanica in subduzione presenta domini strutturalmente differenti, variazioni nella geometria e importanti discontinuità. In alcune aree sono presenti strutture che potrebbero indicare una vera e propria frammentazione della placca mentre scende sotto il continente.

Questa osservazione è importante perché suggerisce che una zona di subduzione non sia semplicemente il punto di incontro tra due superfici relativamente uniformi.

È piuttosto un sistema estremamente complesso, nel quale interagiscono strutture create durante milioni di anni di storia geologica.

Perché la struttura profonda può influenzare i terremoti

Uno degli obiettivi principali dello studio è comprendere il fenomeno della segmentazione sismica.

Una faglia lunga centinaia di chilometri non necessariamente si rompe tutta contemporaneamente durante un terremoto. In alcuni casi la rottura può coinvolgere soltanto una porzione della struttura. In altri può propagarsi per distanze enormi.

Ma cosa determina il punto in cui una rottura si arresta?

Non esiste una risposta semplice, perché entrano in gioco molti fattori: il tipo di rocce, la pressione, la presenza di fluidi, la geometria della faglia e la distribuzione delle tensioni.

La nuova ricerca suggerisce che alcune variazioni nella struttura della placca potrebbero contribuire a creare dei confini naturali tra differenti segmenti della faglia.

È importante non interpretare questa conclusione come una formula matematica. Non significa che una determinata frattura sotterranea indichi con certezza dove terminerà un futuro terremoto.

Significa però che la struttura geologica potrebbe influenzare il comportamento delle rotture sismiche.

E questa è un’informazione fondamentale per costruire modelli più realistici.

Il passato geologico può influenzare il futuro

Forse uno degli aspetti più affascinanti dello studio riguarda proprio il concetto di memoria geologica.

Le placche tettoniche non iniziano la loro storia quando entrano in una zona di subduzione. Possono aver accumulato fratture e deformazioni milioni di anni prima.

Queste antiche strutture non necessariamente scompaiono.

Possono continuare a influenzare il comportamento della placca anche mentre questa viene trascinata verso le profondità della Terra.

È una prospettiva sorprendente: eventi geologici avvenuti in un passato remotissimo possono lasciare tracce capaci di condizionare fenomeni futuri.

In questo senso, studiare un grande terremoto non significa osservare soltanto ciò che accade nel presente. Significa ricostruire una storia lunghissima, iniziata molto prima della comparsa degli esseri umani.

Silenzio non significa sicurezza

La Cascadia rappresenta anche un ottimo esempio di quanto possa essere ingannevole la percezione umana del tempo.

Un terremoto di magnitudo 9 avvenuto nel 1700 può sembrare un evento appartenente a un passato lontanissimo. Per la geologia, invece, tre secoli rappresentano un intervallo estremamente breve.

Le grandi zone di subduzione possono accumulare energia per centinaia di anni prima di liberarla improvvisamente.

Questo significa che una regione apparentemente tranquilla non è necessariamente una regione priva di rischio.

Il silenzio sismico non deve essere interpretato automaticamente come stabilità. In alcuni casi può semplicemente significare che due grandi blocchi di crosta terrestre sono bloccati e continuano lentamente ad accumulare tensione.

Naturalmente questo non permette di prevedere un terremoto. La scienza moderna non è ancora in grado di indicare con precisione il giorno e l’ora di un futuro sisma.

Può però fare qualcosa di altrettanto importante: comprendere i meccanismi fisici e costruire scenari di rischio sempre più accurati.

Prevedere non significa comprendere

È fondamentale distinguere tra previsione e valutazione del rischio.

Dire che un terremoto avverrà in un determinato giorno sarebbe una previsione. Oggi questo non è possibile con affidabilità scientifica.

Studiare una faglia, comprenderne la geometria e simulare diversi scenari rappresenta invece un’altra forma di conoscenza.

Possiamo sapere dove si trovano le principali strutture sismiche, possiamo analizzare come si sono comportate nel passato e possiamo stimare quali tipi di eventi potrebbero verificarsi.

Queste informazioni sono essenziali per la progettazione degli edifici, la pianificazione urbana, la preparazione delle comunità e lo sviluppo dei sistemi di allerta.

In altre parole, non possiamo fermare un terremoto. Possiamo però ridurre le conseguenze della nostra impreparazione.

Una nuova immagine dell’interno del pianeta

Il grande valore di questa ricerca è proprio quello di aggiungere un nuovo tassello alla nostra conoscenza della Terra.

La Cascadia emerge come un sistema molto più articolato rispetto all’immagine semplificata di una grande placca che scivola uniformemente sotto un continente.

Esistono variazioni nella geometria, strutture profonde e possibili zone di frammentazione. Queste caratteristiche sembrano inoltre avere collegamenti interessanti con la segmentazione delle grandi rotture sismiche del passato.

La ricerca non ha risolto definitivamente il mistero dei terremoti. Sarebbe impossibile per un singolo studio farlo.

Ha però migliorato la qualità delle domande che possiamo porre.

Dove una faglia può cambiare comportamento? Quali strutture possono favorire o ostacolare la propagazione di una rottura? Quanto conta la storia geologica di una placca? E in che modo la struttura profonda influenza i terremoti che, prima o poi, raggiungono la superficie?

Sono domande fondamentali per la geofisica del futuro.

Una considerazione finale: imparare a vedere l’invisibile

Personalmente, ciò che trovo più affascinante in questo tipo di ricerca è la capacità della scienza di rendere osservabile ciò che, per natura, è invisibile.

Una persona può camminare lungo una costa, osservare il mare e le montagne e avere l’impressione che tutto sia immobile. Sotto quel paesaggio, però, enormi placche di roccia si stanno muovendo lentamente.

Il movimento è quasi impercettibile su scala umana, ma in milioni di anni può modificare interi continenti. E quando l’energia accumulata viene liberata improvvisamente, pochi minuti possono trasformare radicalmente un territorio.

Le ricerche come questa ci ricordano che la superficie terrestre è soltanto la parte visibile di un sistema immensamente più grande e complesso.

Le onde sismiche, i satelliti, i sensori e i modelli matematici stanno lentamente permettendo agli scienziati di costruire una nuova mappa dell’interno del pianeta.

Forse non arriveremo mai a conoscere ogni dettaglio della Terra. Ma ogni nuova scoperta ci permette di sostituire una semplificazione con una comprensione più profonda.

Ed è proprio questo il valore più importante dello studio sulla Cascadia: mostrare che sotto una delle faglie più pericolose del pianeta esiste un mondo geologico complesso, frammentato e segnato da una storia lunghissima.

Comprenderlo non significa poter prevedere il prossimo terremoto. Significa però essere un po’ meno ciechi di fronte alle forze che modellano il pianeta su cui viviamo.

Traduzione dell’abstract. La disponibilità dello studio completo, in accesso libero o riservato, è verificabile tramite il link al DOI originale.

Abstract

L’origine della segmentazione della rottura lungo le megascorrimenti della zona di subduzione e i collegamenti con l’evoluzione strutturale della zona di subduzione sono ancora poco compresi. In questo studio, l’imaging sismico su scala regionale del margine di Cascadia viene utilizzato per caratterizzare il megascorrimento che si estende per circa 900 km dall’isola di Vancouver al confine con la California, attraverso la zona sismogenetica fino a poche decine di chilometri dalla costa. Vengono identificati domini discreti nella geometria della placca inferiore e nella sottoscorrimento dei sedimenti, non evidenti nei precedenti modelli regionali delle placche, che si allineano con i cambiamenti nella litologia e nella struttura della placca superiore e con le aree di paleo-rottura interpretate. Le faglie trascorrenti nella placca inferiore associate alla subduzione obliqua segnano i confini tra regioni con geometria della placca inferiore distinta. La loro formazione potrebbe essere collegata ai cambiamenti nella struttura della placca superiore attraverso faglie di lunga durata nella placca superiore. La placca di Juan de Fuca si sta frammentando all’interno della zona sismogenetica di Cascadia, poiché la placca giovane si piega sotto la placca superiore eterogenea, dando luogo a domini strutturali che coincidono con la segmentazione della paleo-rottura.

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