Se siete stati in Islanda, a nord, dove si trova il lago Myvatn ad esempio, probabilmente ricorderete curiosi rilievi conici che, pur sembrando crateri, non si trovano sopra un vero condotto vulcanico. Si chiamano, appunto, pseudocrateri (in inglese anche rootless cones), e sappiamo che sulla Terra si formano quando la lava ricopre uno strato contenente acqua, innescando reazioni esplosive. Nella figura qui sotto, nel pannello di sinistra, vedete proprio un’immagine scattata al lago Myvatn di cui parlavamo prima, ma altre formazioni simili si trovano lungo la costa della Big Island, nelle Hawaii. E poi su Marte. Li potete vedere nell’immagine sulla destra. Per capire meglio come si formino queste particolari strutture, sulla Terra e su Marte, una professoressa e un suo studente all’università di Niigata, in Giappone, hanno creato un esperimento “domestico” con amido, bicarbonato e sciroppo per dolci. Il risultato è stato pubblicato sull’ultimo numero del Journal of Volcanology and Geothermal Research.
Pseudocrateri terrestri, in un’immagine scattata al lago Myvatn in Islanda, e su Marte, in una composizione creata con Ctx Global Mosaic v.1.0 (Dickson et al., 2023). Crediti: Niigata University
Gli pseudocrateri, dicevamo, sono piccole formazioni vulcaniche di diametro variabile, fino a diverse centinaia di metri, originate da esplosioni innescate dall’interazione tra la lava superficiale e corpi idrici come laghi e fiumi. A differenza dei normali vulcani, quindi, non c’è alcuna risalita di magma dal sottosuolo. Aver trovato queste strutture anche su Marte – oltre che sulla Terra, dove sembra chiaro il processo di formazione – può dire molto sulla geologia passata del Pianeta rosso.
Ma veniamo all’esperimento di laboratorio realizzato da Rina Noguchi, professoressa all’Università di Niigata, e dal suo studente Wataru Nakagawa. Lo vedete nelle due immagini qui sotto. Quella a sinistra mostra uno schema degli ingredienti necessari all’esperimento, a destra invece c’è una foto del becher al termine della prova. Gli ingredienti sono: sciroppo di amido riscaldato, come analogo della lava, e una miscela di bicarbonato di sodio e sciroppo per dolci, per rappresentare uno strato contenente acqua. Utilizzare direttamente l’acqua non era possibile, in laboratorio, per una questione di temperatura: in natura, infatti, la temperatura della lava supera i 1000 °C, riscaldando l’acqua fino a farla vaporizzare ed espandere in modo esplosivo. Lo sciroppo di amido che simula la lava, però, quando raggiunge i 140 °C diventa caramello, e non riesce a vaporizzare l’acqua. La soluzione ideata da Noguchi e Nakagawa è stata quindi di sfruttare la decomposizione termica del bicarbonato di sodio – una reazione già nota nella preparazione del karumeyaki (una caramella a nido d’ape di origine cinese ma diffusa anche in Giappone) – per creare lo stesso effetto. Quando viene riscaldato dallo sciroppo di amido, il bicarbonato di sodio rilascia anidride carbonica, intensificando la formazione di schiuma e simulando esplosioni simili alla formazione di coni senza radici. Lo sciroppo per dolci, invece, è stato aggiunto al bicarbonato per regolare la viscosità. Per analizzare il processo di formazione degli pseudocrateri, i ricercatori hanno fatto alcune prove variando lo spessore dello sciroppo in un becher e osservando attentamente le dimensioni e il numero di sfiati formati.
Schema dell’esperimento (a sinistra) e stato del becher al termine dell’esperimento (a destra). Nella figura di destra, le linee tratteggiate verde chiaro indicano i condotti che hanno raggiunto la superficie dello sciroppo, mentre le linee magenta indicano i condotti falliti. Crediti: Niigata University
«Abbiamo osservato che i condotti spesso non riuscivano a mantenere la loro struttura perché venivano interrotti dai condotti che si formavano nelle vicinanze», spiega Noguchi. «Lo studio ha rivelato che la competizione tra condotti, oltre a quella con l’acqua, influenza in modo significativo la distribuzione spaziale degli pseudocrateri. Gli strati di sciroppo più spessi hanno mostrato una maggiore competizione tra i condotti, e un conseguente aumento di condotti falliti, in accordo con le osservazioni su Marte, dove la lava più spessa è correlata a un minor numero di formazioni. Al contrario, in ambienti con condotti abbondanti (e dunque molti pseudocrateri), le esplosioni sono ridotte a causa della limitata disponibilità di acqua, portando a formazioni a cono più piccole. Anche in questo caso, siamo in linea con le osservazioni su Marte, che mostrano come le aree con lava sottile non presentino caratteristiche simili a pseudocrateri».
A ulteriore sostegno di questa idea, gli autori spiegano che anche i condotti falliti osservati negli affioramenti lavici terrestri suggeriscono che la competizione tra condotti influisce sulla formazione di pseudocrateri. Questi esperimenti e le osservazioni geologiche evidenziano che la fusione e la separazione dei condotti, guidate dallo spessore della lava, sono fattori chiave nel determinare la distribuzione spaziale e le dimensioni degli pseudocrateri.
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of volcanology and geothermal research l’articolo “Experimental verification for self-organization process on the spatial distribution and edifice size of rootless cone“, di Rina Noguchi e Wataru Nakagawa