Sapere Scienza

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Ricostruita in 3D la struttura dei “capelli di Pele” del vulcano Kilauea

19 Febbraio 2019

L'Università della Calabria, in collaborazione con Elettra Sincrotrone Trieste e la University of Hawaii, ha pubblicato su Scientific Reports di Nature uno studio riguardante la morfologia dei capelli di Pele del vulcano Kilauea, ricostruendone la struttura in 3D. Cosa sono i capelli di Pele e a cosa serve la loro conoscenza approfondita?

 

La chioma di una dea

 

Sono oggetto di studio sin dagli albori della vulcanologia ma non sono mai stati ricostruiti in tre dimensioni con un livello di dettaglio così alto, finora. Un'operazione complessa, vista la natura dei "capelli di Pele" del vulcano hawaiano Kilauea: gocce di magma raffreddate e modellate dai venti una volta fuoriuscite dal condotto vulcanico, le quali assumono una forma allungata molto simile a un capello umano. I capelli di Pele devono il loro nome alla dea hawaiana del fuoco Pele che, secondo la leggenda, fu cacciata dall'isola polinesiana di Tahiti e si rifugiò sulle isole Hawaii, trovando dimora nel vulcano Kilauea le cui eruzioni, periodicamente, lasciano fuoriuscire le sue lacrime e i suoi capelli.

 

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Lo studio

 

Un gruppo di ricerca dell'Università della Calabria ha inizialmente condotto su questi peculiari frammenti vulcanici uno studio morfologico con l'ausilio delle tecniche di microscopia ottica ed elettronica, nell'ambito di una tesi di dottorato in Scienze Geologiche di Chiara Benedetta Cannata, sotto la supervisione di Rosanna De Rosa, ordinario di geochimica e vulcanologia del dipartimento DIBEST dell'Unical, e insieme a Paola Donato, ricercatrice di geochimica e vulcanologia dello stesso dipartimento, e Bruce F. Houghton, professore di vulcanologia della University of Hawaii, a Manoa. Dopo questa prima fase, la ricerca è stata estesa all'indagine sulla struttura interna dei capelli di Pele grazie alla collaborazione con un team di ricerca di Elettra Sincrotrone Trieste: impiegando le enormi potenzialità offerte dalla tecnica della microtomografia a raggi X con luce di sincrotrone, è stata effettuata per la prima volta una ricostruzione tridimensionale della struttura interna dei capelli di Pele, operazione che ha consentito di evidenziare, all'interno di questi sottilissimi filamenti, la presenza di bolle di forme e dimensioni variabili. Lo studio di capelli di Pele, diversi nell'aspetto e provenienti da diversi tipi di attività vulcanica, ha permesso di avanzare delle ipotesi sull'origine delle differenze morfologiche dei frammenti piroclastici emessi nel corso di differenti stili eruttivi dal vulcano Kilauea. I risultati della ricerca sono stati appena pubblicati su Scientific Reports di Nature.

 

Le indagini non distruttive con la radiazione di sincrotrone
 

L'indagine microtomografica, non distruttiva, dei reperti è stata condotta presso la linea di luce SYRMEP di Elettra. Sfruttando le proprietà uniche della radiazione di sincrotrone, come l'elevata brillanza e la coerenza spaziale, è possibile sfruttare i cosiddetti effetti di "contrasto di fase" combinando informazioni legate sia all'assorbimento che alla rifrazione dei raggi X nelle immagini finali. L'effetto globale è quello di ottenere immagini ad alto contrasto e, allo stesso tempo, di osservare strutture aventi dimensioni fino ad alcuni micrometri. "La tecnica della microtomografia a raggi X con luce di sincrotrone è risultata di fondamentale importanza per la determinazione, in termini quantitativi, dei caratteri morfologici e tessiturali dei capelli di Pele – hanno sottolineato Lucia Mancini e Sandro Donato del gruppo di ricerca dell'Elettra Sincrotrone Trieste - Un'analisi così dettagliata su questi frammenti che, per loro natura, sono molto sottili e fragili e pertanto molto difficili da maneggiare, non era mai stata fatta prima d'ora e la tecnica di microtomografia a raggi X con luce di sincrotrone si è rivelata sorprendente anche per la creazione di volumi virtuali che hanno mostrato, per la prima volta e in maniera accurata, l'interno di queste particolari strutture in tre dimensioni."
I capelli di Pele si ritrovano intorno ai centri eruttivi non solo dei vulcani hawaiani ma anche di altri vulcani che emettono magmi basici a bassa viscosità e si depositano sotto vento formando delle ampie distese di veri e propri tappeti vetrosi. Il team di ricerca sta attualmente continuando le indagini sui capelli di Pele formatisi in corrispondenza di altri vulcani da magmi composizionalmente diversi, inclusi i vulcani italiani delle isole Eolie e quelli islandesi.

 

Non ci allontaniamo dalle Scienze della Terra e vi proponiamo la lettura dell'articolo di Laura Peruzza, "Se i terremoti fossero lavatrici...". Potete acquistarlo e leggerlo singolarmente o con il numero di giugno 2018 di Sapere.

 

Immagine di copertina: Hawaii Volcanoes National Park. Eruzione del 1959 del vulcano Kilauea, prima fase dell'attività presso il cratere Iki. Credits: Hawaii Volcano Observatory, USGS [Pubblico dominio]

copertina   luglio-agosto 2019

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