Le montagne ondeggiano al canto sismico della Terra

Feb 03 2022
Le montagne potrebbero sembrare stoiche e immobili, ma la ricerca mostra il contrario. Quelli massicci, come il Cervino, si muovono continuamente, oscillando dolcemente avanti e indietro ogni pochi secondi.
I ricercatori installano la stazione di riferimento ai piedi del Cervino nelle Alpi svizzere. Jeff Moore/Università dello Utah

Dal punto di vista umano, le montagne sono stoiche e immobili, enormi simboli di tranquilla resistenza e immobilità.

Ma una nuova ricerca rivela che le montagne, in effetti, si muovono continuamente, ondeggiando dolcemente dai ritmi sismici che scorrono attraverso la Terra su cui riposano.

Un recente studio pubblicato sulla rivista Earth and Planetary Science Letters riporta che il Cervino, una delle montagne più famose del pianeta, vibra costantemente circa una volta ogni due secondi a causa dell'energia sismica ambientale originata dai terremoti e dalle onde oceaniche in tutto il mondo .

"È una specie di vera canzone della montagna", afferma Jeffrey Moore , geologo dell'Università dello Utah e autore senior dello studio. "Sta solo ronzando con questa energia, ed è a una frequenza molto bassa; non possiamo sentirlo, non possiamo sentirlo. È un tono della Terra".

I dati di vibrazione ambientale continua registrati dalla vetta del Cervino sono aumentati di 80 volte per diventare udibili. Credito: Jeff Moore/Università dello Utah

Registrazione della "Canzone della montagna"

Ogni oggetto "vuole" vibrare a determinate frequenze a seconda della sua forma e di cosa è fatto (una proprietà nota come risonanza ). Esempi familiari includono diapason e bicchieri da vino; quando l'energia di una frequenza risonante colpisce l'oggetto, si scuote più forte. Moore e i suoi colleghi hanno ipotizzato che anche le montagne, come edifici alti, ponti e altre grandi strutture, vibrino a risonanze prevedibili sulla base della loro forma topografica.

Ma a differenza del mondo dell'ingegneria civile, in cui si può testare quali frequenze sono risonanti posizionando grandi shaker sulla struttura o aspettando che i veicoli li passino sopra, sarebbe impraticabile eccitare qualcosa di così grande come una montagna.

Invece, Moore e il suo team internazionale di collaboratori hanno cercato di misurare gli effetti dell'attività sismica ambientale su forse una delle montagne più estreme: il Cervino.

I ricercatori hanno posizionato tutti i tipi di sensori sul Cervino. Qui Jan Beutel è visto durante i lavori di manutenzione sulla rete di sensori PermaSense, che trasmette costantemente dati sulle condizioni delle pareti rocciose ripide, sul permafrost e sul clima.

Situato al confine tra Italia e Svizzera nelle Alpi, il Cervino a forma piramidale è la montagna più fotografata al mondo . Torreggia quasi 15.000 piedi (4.500 metri) di altitudine e le sue quattro facce sono rivolte verso le direzioni cardinali.

I ricercatori sono saliti in elicottero sul Cervino per installare sulla vetta un sismometro a energia solare delle dimensioni di una "grande tazza di caffè". Un altro è stato posizionato sotto le assi del pavimento di una capanna a poche centinaia di metri sotto la cima, e un terzo è stato posto ai piedi della montagna come riferimento, afferma Samuel Weber , ricercatore presso l' Istituto WSL per la ricerca sulla neve e le valanghe in Svizzera e l'autore principale dello studio.

I sismometri registravano continuamente i movimenti e permettevano al team di estrarre la frequenza e la direzione della risonanza.

I movimenti sono piccoli, nell'ordine dei nanometri dalla linea di base ai millimetri durante un terremoto, dice Moore. "Ma è molto reale. Succede sempre."

Le misurazioni hanno mostrato che il Cervino oscilla costantemente in direzione nord-sud ad una frequenza di 0,42 hertz, o poco meno di una volta ogni due secondi, e in direzione est-ovest ad una frequenza simile.

Confrontando il movimento in cima alla montagna con le misurazioni del sismometro di riferimento alla sua base, i ricercatori hanno scoperto che la vetta si muoveva molto più della base.

"È stato piuttosto sorprendente che abbiamo misurato il movimento sulla vetta, che era fino a 14 volte più forte che vicino alla montagna", afferma Weber.

I ricercatori hanno anche effettuato misurazioni su Grosser Mythen , una montagna svizzera di forma simile (sebbene più piccola), e hanno riscontrato una risonanza simile.

"Penso solo che sia un'intelligente combinazione di scelte in termini di posizione così iconica e posizionamento accurato degli strumenti", afferma David Wald , un sismologo dell'US Geological Survey che non è stato coinvolto nello studio. La scelta di una montagna liscia come il Cervino ha anche eliminato i problemi portati dal suolo e dai sedimenti, che avrebbero aggiunto un altro livello di complessità alla misurazione del movimento.

Questa animazione mostra un campo di deformazione simulato in modalità 1 (molto esagerato) del Cervino a 0,43 Hz; la mappa dei colori mostra gli spostamenti modali relativi.

Ciò che fa ronzare le montagne

Le vibrazioni di base di montagne come il Cervino sono causate dal ronzio dell'energia sismica.

"Molto di questo deriva dai terremoti che sbattono in tutto il mondo e terremoti molto lontani sono in grado di propagare energia e basse frequenze", afferma Moore. "Squillano costantemente in tutto il mondo."

Ma i dati indicavano anche un'altra, inaspettata fonte: gli oceani.

Le onde oceaniche che si muovono sui fondali marini creano uno sfondo continuo di oscillazioni sismiche, noto come microsismo , che può essere misurato in tutto il mondo, afferma Moore. Curiosamente, il microsismo aveva una frequenza simile alla risonanza del Cervino.

"Quindi la cosa interessante è che c'è... qualche connessione tra gli oceani del mondo e l'eccitazione di questa montagna", dice Moore.

La ricerca ha applicazioni pratiche per comprendere come i terremoti potrebbero influenzare montagne ripide dove frane e valanghe sono una preoccupazione costante.

Ma dà vita anche a un nuovo modo di apprezzare il Cervino e tutte le altre montagne che ondeggiano a modo loro al ritmo di una musica nascosta nelle profondità della Terra.

"Vieni in una di queste morfologie con l'idea che stai cercando di catturare qualcosa di nascosto, qualcosa di nuovo e sconosciuto", dice Moore. "In realtà è molto divertente perché ti fa stare seduto in silenzio e pensare alla montagna in un modo diverso".

Richard Sima è uno scrittore scientifico con sede a Baltimora, nel Maryland. Ha un dottorato di ricerca in neuroscienze presso la Johns Hopkins University e una laurea in neurobiologia presso l'Harvard College.

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