Che succede quando l'energia si incanala?

Cosa accade quando l’energia, per definizione libera, potente, difficile da imbrigliare, si incanala? Terremoti, esplosioni vulcaniche, geyser, tubi di lava e folgoriti prodotte dai fulmini sono tutti esempi di ciò che può generarsi. Dalle faglie ai camini vulcanici, fino alle complesse strutture idrauliche che permettono la fuoriuscita di vapore ad alta pressione dalla terra, l’energia a volte è guidata da percorsi specifici che ne concentrano la potenza, dando luogo a fenomeni distruttivi e spettacolari.

Uno degli esempi più affascinanti è quello rappresentato dalle folgoriti, anche conosciute come “fulmini fossilizzati” o “fulmini pietrificati”. Queste strutture tubolari di vetro naturale, si possono formare quando un fulmine colpisce terreni ricchi di quarzo, fondendo e vetrificando i granelli minerali presenti all’interno del terreno. Quando il fulmine si scarica a terra, in milionesimi di secondo, la temperatura può raggiungere i 33.000 gradi Celsius, quasi cinque volte quella della superficie del Sole, creando strutture straordinarie dall’aspetto tubolare e cavo. Il raffreddamento rapido fissa poi la forma della folgorite, preservando la traccia del fulmine nel suo tragitto nel sottosuolo fino a raggiungere anche diversi metri di profondità. Una delle più grandi, con una lunghezza di 270 centimetri e un diametro tra i 7,6 centimetri e i 5 millimetri è stata trovata negli Stati Uniti. Le folgoriti sono anche importanti indicatori geologici e archeologici, che aiutano i ricercatori a ricostruire eventi atmosferici e condizioni ambientali del passato. La loro composizione chimica e la struttura fisica forniscono infatti preziose informazioni sulla frequenza delle tempeste elettriche in epoche remote e sulle caratteristiche del suolo in cui si sono formate.

Se i fulmini incanalano energia elettrica, i vulcani dimostrano come anche l'energia della Terra possa essere guidata e concentrata. Come dei grandissimi camini, i vulcani permettono alla roccia liquida calda, il magma proveniente dal mantello, di fluire dall'interno della Terra ed eruttare in superficie sotto forma di lava, con temperature che vanno dai 700 ai 1.200 gradi Celsius. “I fluidi che provengono dall’interno del Pianeta trovano dei passaggi verso l’esterno in corrispondenza dei vulcani”, puntualizza Andrea Billi, geologo dell’Istituto di geologia ambientale e geoingegneria (Igag) del Cnr. “Nelle eruzioni esplosive, questa energia focalizzata proietta materiale ultrafine, ceneri, rocce e lapilli nell'atmosfera, creando immense colonne eruttive e onde d'urto che impattano sul territorio circostante e arrivano addirittura a influenzare il clima e ad avere conseguenze sulla biodiversità globale e sulla vita dell’uomo”. Esempio emblematico di ciò, fu l’eruzione del 20 maggio 1883 avvenuta sull’isola di Krakatoa, in Indonesia, durante la quale la colonna di materiali piroclastici espulsa dal vulcano raggiunse gli 80 chilometri di altezza e depositò materiale fino a quasi 2.000 chilometri dal cratere, coprendo un’area di circa 800.000 chilometri quadrati. “La quantità di polveri e ceneri rilasciate in atmosfera fu talmente elevata da oscurare l’area per diversi giorni. Rimase inoltre in sospensione per anni, agendo come filtro sulla radiazione proveniente dal Sole e provocando un abbassamento delle temperature globali medie”, precisa il ricercatore.

Nel processo di fuoriuscita del magma dalle profondità della Terra, possono però verificarsi anche altri tipi di fenomeni. Può infatti capitare che la lava si incanali, formando strutture chiamate “tubi di lava”, che possono estendersi per chilometri sottoterra, creando delle vere e proprie “autostrade” naturali per il magma, con un diametro che può arrivare a misurare 30 metri. Durante una colata, la lava in superficie, esposta all'aria, si raffredda più rapidamente di quella sottostante, formando una crosta solida che isola il materiale interno. Questo, ancora fluido, può quindi continuare a scorrere per chilometri all’interno del condotto naturale creato dalla lava esterna solidificata. Quando l'eruzione cessa, il materiale residuo defluisce, lasciando un tunnel vuoto. Esempi famosi di questi fenomeni includono i tubi di lava delle Hawaii, ma sono numerosi anche quelli generati dalle colate solidificate dell’Etna. Queste strutture non sono però esclusive del nostro Pianeta, sono state infatti rilevate anche su Marte e sulla Luna, dove si ipotizzano siano dalle 100 alle 1.000 volte più larghe, arrivando a coprire distanze fino a 40 chilometri e che, in futuro, potrebbero addirittura rappresentare un potenziale insediamento per i coloni umani.

“L’energia trova inoltre una via di fuga anche nei geyser, straordinari esempi di energia geotermica incanalata. Famosi sono quelli dell’Islanda e quelli del parco nazionale di Yellowstone, negli Stati Uniti, tra i quali si annovera lo ‘Steamboat Geyser’, la sorgente esplosiva attiva con i getti attualmente più alti al mondo, che raggiungono un’altezza di oltre 90 metri. La potenza di queste sorgenti esplosive deriva dall’acqua che si scalda fino a trasformarsi in vapore, convogliata da un complesso sistema di canali - che seguono una struttura a sifone -, nella quale l’acqua, vicina a una camera magmatica, aumenta di temperatura e di pressione”, precisa Billi.

Un altro esempio di energia “imbrigliata” è quello dei terremoti dovuti allo sprigionarsi di enormi tensioni accumulatesi lungo le faglie della crosta terrestre. “La Terra è costituita da una parte esterna più rigida, che ha uno spessore variabile da poche decine di chilometri fino a un centinaio di chilometri, cioè la litosfera, suddivisa dalle faglie in placche che si scontrano e si allontanano tra loro. Al di sotto di queste, si scatena una forte energia che le spinge e che si incanala lungo i loro margini, dando luogo a terremoti o lenti movimenti”, conclude l’esperto. “La ‘cintura di fuoco’, la catena di faglie e vulcani disposti quasi in maniera circolare per oltre 40.000 chilometri nell'Oceano Pacifico, rappresenta proprio la zona del nostro Pianeta dove più frequentemente si registra l’interazione delle placche e dove, infatti, avviene oltre l'80% dei terremoti terrestri. Ed è proprio lungo questa linea che il 22 maggio del 1960, al largo della costa meridionale del Cile, è avvenuto il terremoto di Valdivia, il più forte mai registrato, con magnitudo 9.5. Un’altra manifestazione a conferma di come il nostro Pianeta sia teatro costante di fenomeni straordinari e distruttivi in cui l'energia si incanala”.

Fonte: Andrea Billi, Istituto di geologia ambientale e geoingegneria, andrea.billi@cnr.it