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Marte nelle brine antartiche

Marte nelle brine antartiche

Un team di ricerca italiano del quale fa parte anche l’Istituto per l’ambiente marino costiero del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Iamc) di Messina, oltre alle Università dell’Insubria, di Perugia, di Bolzano, di Trieste, di Venezia e della Tuscia, ha studiato in Antartide le brine, liquidi molto salati, in cui prosperano microorganismi che si sono adattati a vivere in crio-ecosistemi (sistemi estremi caratterizzati da basse temperature). Lo studio è stato condotto in un lago perennemente ghiacciato di Tarn Flat, nella Terra Vittoria, dove sono stati rinvenute due distinte comunità di funghi in due strati di brine, separati da un sottile strato di ghiaccio di 12 cm. I risultati ottenuti sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports. “Quanto evidenziato rende possibile ipotizzare una prospettiva di vita anche in ambienti analoghi, quali le Lune ghiacciate del sistema solare o Marte. L’ipotesi che possa esistere una qualche forma di vita in ambienti extraterrestri è legata al fatto che vi è stata rilevata la possibile presenza di brine, come in Antartide”, spiega Maurizio Azzaro del Cnr-Iamc, coautore dello studio. “I crio-ecosistemi sono studiati per comprendere come queste realtà funzionino sulla Terra e quali potrebbero essere le fonti di energia in grado di consentire la vita in analoghe condizioni estreme. Ancora non sappiamo se nelle brine di altri pianeti del sistema solare ci siano microbi ma per studiare la possibile abitabilità di tali sistemi extraterrestri, in futuro, si potrebbero impiantare microbi terrestri”. Per studiare in maniera più approfondita le brine di alcuni laghi perennemente ghiacciati, un gruppo di ricercatori quest’anno partirà per il Polo Sud, nell’ambito del Programma nazionale di ricerche in Antartide (Pnra), finanziato dal Ministero dell’istruzione, dell’università e della ricerca e attuato dall’Enea per gli aspetti logistici e dal Cnr per la programmazione e il coordinamento scientifico. “La missione comincerà a novembre, durerà circa un mese e riguarderà i crio-ecosistemi (già studiati in due passate spedizioni scientifiche del Pnra, nel 2014 e nel 2017) che sappiamo ospitano brine in forma liquida. Inoltre, ci avvarremo del geo-radar per individuare altri laghi che possano racchiudere brine”, conclude Azzaro. “Bisognerà perforare i laghi ghiacciati con un carotatore, quindi le brine saranno prelevate sterilmente per essere trattate e analizzate nei laboratori della stazione scientifica italiana Mario Zucchelli. Cercheremo quindi di isolare e caratterizzare in laboratorio i ceppi microbici presenti, ricorrendo sia a metodi colturali sia a estrazione del Dna della componente procariotica (batteri e archeobatteri) ed eucariotica. L’obiettivo di questi studi è aumentare le conoscenze sulla vita microbica in ambienti estremi e capire come possa essere sostenuta nei crio-ambienti terrestri, per acquisire elementi utili a ipotizzare sistemi analoghi in altri mondi ghiacciati dell’Universo”.

 

Deformazioni spie terremoti

Deformazioni spie terremoti

I dati satellitari, utilizzati per una ricerca iniziata nel 2011, hanno permesso di identificare una deformazione della superficie topografica (subsidenza) di circa 15 mm, all’interno di due bacini in prossimità dell’area epicentrale del terremoto dell’Aquila del 2009, legata probabilmente alla fase preparatoria del terremoto. La ricerca, durata circa 6 anni, è stata condotta dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia in collaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica (DICeM) dell’Università degli Studi di Cassino e del Lazio meridionale e il Dipartimento di Ingegneria Civile, Edile-Architettura e Ambientale (DICEAA) dell’Università dell’Aquila La previsione dei terremoti è un traguardo ancora lontano dall’essere raggiunto, tuttavia un importante contributo potrebbe arrivare dalle tecniche interferometriche satellitari, in grado di misurare le deformazioni della superficie terrestre e fornire informazioni utili sulla probabilità di accadimento di un evento sismico in una determinata zona. “La deformazione osservata prima del terremoto”, spiega Marco Moro, ricercatore INGV e primo autore del lavoro, “è stata indotta dal cedimento di alcuni livelli stratigrafici, causato dal progressivo abbassamento delle falde acquifere superficiali, determinato, a sua volta, dalla migrazione dei fluidi in profondità”. E’, infatti, noto in letteratura che, prima di un evento sismico, le rocce presenti nel volume della zona ipocentrale (volume focale) sono soggette ad uno sforzo di taglio, con conseguente formazione di fratture.

“I vuoti delle fratture vengono riempiti di conseguenza dai fluidi circostanti che, in condizioni geologiche e idrogeologiche favorevoli, possono determinare una migrazione dei fluidi più superficiali. Per poter imputare il segnale misurato alla fase preparatoria del terremoto è stato necessario, quindi, escludere le ulteriori cause che avrebbero potuto influenzare lo spostamento della superficie topografica”, prosegue Moro. La ricerca ha richiesto un approccio multidisciplinare e l’uso esteso di tecniche interferometriche satellitari applicate a immagini radar InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar), atte a misurare le deformazioni della superficie terrestre (elaborate in collaborazione con TRE ALTAMIRA s.r.l. e-GEOS e GAMMA Remote Sensing Research and Consulting). “Il segnale rilevato è stato interpretato grazie alle conoscenze geologiche, idrogeologiche, geotecniche e sismologiche acquisite per l’area a seguito del terremoto aquilano”, aggiunge il ricercatore. “Da qui l’idea di applicare e verificare tale ricerca a forti terremoti già avvenuti in contesti tettonici e geologici diversi, per constatare se il fenomeno potrà essere osservato e misurato in maniera analoga. Solo così l’osservazione dell’andamento nel tempo delle deformazioni, in zone sismicamente attive, potrebbe in un prossimo futuro rappresentare un utile strumento di previsione di eventi sismici con successiva attivazione di interventi per la mitigazione del rischio sismico”.

 

Ischia: il sisma da satellite

Ischia: il sisma da satellite

A seguito del terremoto di Ischia del 21 agosto 2017, i ricercatori del CNR-IREA hanno misurato i movimenti permanenti del terreno grazie ai satelliti europei Sentinel-1 e italiani COSMO-SkyMed, evidenziando un abbassamento del suolo con un valore massimo di circa 4 centimetri localizzato in un’area a ridosso di Casamicciola Terme. Nell’emergenza post terremoto il Dipartimento della Protezione Civile (DPC), fin dalle primissime ore dopo il sisma, ha attivato il Consiglio Nazionale delle Ricerche – Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente (CNR-IREA) di Napoli, in qualità di centro di competenza nel settore dell’elaborazione dei dati radar satellitari, per un’analisi volta alla misura dei movimenti del suolo conseguenti al sisma. Utilizzando i dati radar dei satelliti europei Sentinel-1, del programma europeo Copernicus, e quelli della costellazione italiana COSMO-SkyMed, dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) – centro di competenza per le acquisizioni ed utilizzo dei dati satellitari – e del Ministero della Difesa, un team di ricercatori del CNR-IREA ha misurato con alta precisione i movimenti permanenti del suolo originati durante il terremoto, utilizzando la tecnica dell’Interferometria SAR Differenziale. Tale tecnica consente, confrontando immagini radar acquisite prima dell’evento con immagini successive al sisma, di rilevare deformazioni della superficie del suolo con accuratezza centimetrica. In particolare, è stato evidenziato un abbassamento del suolo fino ad un massimo di 4 centimenti in un’area a ridosso di Casamicciola Terme, la più colpita dai crolli. La mappa dei movimenti verticali del suolo, in vista 3D, è mostrata nella figura allegata, in cui al colore rosso corrisponde la zona che ha subito il maggiore abbassamento. Si segnala che ottenere in tempi brevi un quadro sinottico delle deformazioni e degli spostamenti del suolo causati da un sisma nell’area epicentrale rappresenta uno degli obiettivi del Dipartimento della Protezione Civile, durante un’emergenza sismica. In questo caso specifico i risultati ottenuti sono frutto della lunga e consolidata collaborazione fra il Dipartimento e i propri Centri di Competenza – in questo caso CNR-IREA e ASI. Sulla base delle loro competenze, questi centri supportano il DPC nell’utilizzo dei dati e delle informazioni satellitari e nella loro integrazione con i dati in situ forniti dagli altri Centri di Competenza. Quest’attività ha permesso lo sviluppo di prodotti, metodi e procedure che hanno migliorato le capacità del Servizio Nazionale della Protezione Civile nella risposta all’emergenza.

Norcia vista dallo spazio

Norcia vista dallo spazio

Norciae-GEOS (joint venture tra Telespazio e ASI), in coordinamento con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), continua a produrre dati per l’analisi dei danni causati dal sisma, provenienti da COSMO-SkyMed, la costellazione italiana di quattro satelliti radar ad apertura sintetica (SAR), in grado quindi di vedere attraverso le nuvole e in assenza di luce solare. I satelliti già il 30 ottobre avevano acquisito una immagine alle 5.50 poco prima delle nuove scosse. Nella giornata del 31 ottobre, alla stessa ora, sono state acquisite nuove immagini su Norcia, con geometrie identiche con quelle dei giorni precedenti e ideali per analisi interferometriche molto accurate. Grazie a COSMO-SkyMed e ad un algoritmo che aiuta ad eliminare le zone caratterizzate da vegetazione (che potrebbero indurre i sistemi automatici in errore) è possibile vedere spostamenti centimetrici dell’edificato. Nell’immagine diffusa dall’ASI si vedere in rosso evidenziate le zone della città in cui sono state riscontrate variazioni della coerenza sugli edifici colpiti dal sisma: si tratta di variazioni sopra il centimetro, che corrispondono a nuovi danneggiamenti di diversa entità. Il risultato è quello che viene definito una “damage proxy map”, ottenuto sovrapponendo i dati elaborati da COSMO-SkyMed su con immagini satellitari ottiche. La tecnica messa a punto da e-GEOS con il processore MITICO, sviluppato dal team di ingegneri della società italiana, riesce ad estrarre piccolissime variazioni, quindi sarà poi necessario verificare con ulteriori sopralluoghi vista l’entità del sisma.

“Il sistema Cosmo-SkyMed, è stato attivato subito dopo la prima scossa di mercoledì 26 ottobre, acquisendo immagini di precisione ed evidenziando le aree colpite, sia a livello dei singoli centri abitati che dell’insieme del vasto territorio interessato dal sisma”, ha dichiarato il Presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana, Roberto Battiston. “Questo monitoraggio quotidiano di precisione continuerà nei prossimi mesi in accordo con le richieste della Protezione Civile e dei centri di competenza dell’INGV e de CNR per permettere l’identificazione delle faglie attive, e monitorare gli effetti della sequenza di scosse seguite a quella iniziale. La costellazione di satelliti di Cosmo Sky-Med è uno strumento fondamentale a disposizione dell’Italia e della comunità internazionale per la valutazione del danno sismico e successivamente per lo sviluppo di un modello geofisico delle aeree colpite”.

La costellazione Cosmo SkyMed

Cosmo SkyMed è il primo sistema di osservazione satellitare della Terra concepito per scopi duali, cioè civili e militari. I suoi quattro satelliti sono quattro “occhi” in grado di scrutare la Terra dallo spazio metro per metro, di giorno e di notte, con ogni condizione meteo. Per aiutare a prevedere frane e alluvioni, a coordinare i soccorsi in caso di terremoti o incendi, a controllare dall’alto le aree di crisi. Sviluppato dall’Agenzia Spaziale Italiana in cooperazione con il Ministero della Difesa, COSMO-SkyMed si basa su una costellazione di quattro satelliti identici, dotati di radar ad apertura sintetica (SAR) che lavorano in banda X (in grado quindi di vedere attraverso le nuvole e in assenza di luce solare). Il sistema è in grado di effettuare fino a 450 riprese al giorno della superficie terrestre, pari a 1.800 immagini radar, ogni 24 ore. Il vero punto di forza di COSMO-SkyMed è la straordinaria flessibilità di utilizzo. L’occhio del radar può operare in modalità spotlight (concentrandosi su un’area di pochi km quadrati, e osservandola con risoluzione fino al singolo metro), stripmap (osservando una striscia continua di superficie terrestre) o scanSAR (coprendo una regione di 200 km di lato). Brevissimi sono anche i tempi di risposta, cioè il tempo necessario per configurare la costellazione in modo da ottenere immagini dell’area desiderata: da 72 ore quando si opera in condizioni di routine, fino a meno di 18 ore in condizioni di emergenza. Altro punto di forza è il breve tempo di rivista (l’intervallo tra due passaggi sullo stesso punto), inferiore alle 12 ore, che consente di monitorare costantemente l’evoluzione della situazione in una particolare area. Attualmente, nessun sistema satellitare può vantare caratteristiche così avanzate.

Sentinel sul sisma

Sentinel sul sisma

sentinel sismaRicercatori del CNR e dell’INGV hanno rilevato le deformazioni del suolo causate dall’evento sismico del 30 ottobre 2016, che ha colpito le province di Macerata e Perugia, attraverso le immagini radar dei sensori della costellazione Sentinel-1 del Programma Europeo Copernicus. I risultati, seppur preliminari, mostrano una deformazione che si estende per un’area di circa 130 chilometri quadrati e il cui massimo spostamento è di almeno 70 cm, localizzato nei pressi dell’area di Castelluccio di Norcia. L’attività relativa allo studio delle deformazioni del suolo e delle sorgenti sismiche è coordinata dal Dipartimento della Protezione Civile (DPC) e viene svolta da un team di ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-IREA di Napoli) e dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), centri di competenza nei settori dell’elaborazione dei dati radar satellitari e della sismologia, con il supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Grazie all’uso dei dati radar acquisiti dai satelliti della costellazione Sentinel-1 del Programma Europeo Copernicus, il team di ricercatori CNR-IREA ed INGV è stato in grado di analizzare i movimenti del suolo causati dal terremoto del 30 ottobre. In particolare, sfruttando la tecnica dell’Interferometria SAR Differenziale, è stato possibile rilevare le deformazioni del suolo attraverso la generazione della mappa di deformazione co-sismica, ottenuta dalle immagini acquisite da orbite discendenti il 25 ottobre (pre-evento) ed il 31 ottobre (post-evento).

“Tali analisi”, spiega Riccardo Lanari, direttore del CNR-IREA, “sebbene risultino abbastanza critiche per i dati radar Sentinel-1 (banda C), trattandosi di aree caratterizzate da folta vegetazione, mostrano una deformazione che si estende per un’area di circa 130 chilometri quadrati ed il cui massimo spostamento è di almeno 70 cm, localizzato nei pressi di Castelluccio. Tali risultati verranno raffinati nei prossimi giorni grazie ad ulteriori analisi, questa volta con dati radar acquisiti dal satellite giapponese ALOS2 che, operando in banda L, garantisce stime più accurate dell’entità degli spostamenti superficiali in aree con copertura vegetale”.

“Dall’interferogramma ottenuto dai dati Sentinel-1 (figura allegata) è possibile delimitare la zona (40 x 15 km) in cui il terreno si è abbassato a seguito dei terremoti del 26 e 30 ottobre di magnitudo 5.9 e 6.5”, dichiara Stefano Salvi, dirigente tecnologo INGV. “Si nota molto bene la complessità dei movimenti del suolo, sostanzialmente dovuti a due categorie di effetti: allo scorrimento degli opposti lembi di crosta terrestre lungo i piani di faglia profondi è dovuto l’andamento concentrico delle frange colorate (linee di uguale abbassamento), mentre discontinuità, addensamenti o piegature ad angolo acuto delle frange sono dovute a fenomeni molto superficiali quali scarpate di faglia, riattivazioni di frane, sprofondamenti carsici. E’ il contributo dei terremoti alla costruzione dei paesaggi Appenninici”.

 

Faglia sisma da satellite

Faglia sisma da satellite

terremoto-amatrice-24-agosto-2016-2Nell’emergenza post terremoto che ha colpito il reatino e le Marche, il Dipartimento della Protezione Civile, fin dalle primissime ore dopo il sisma, ha attivato i suoi centri di competenza nei settori della sismologia e dell’elaborazione dei dati radar satellitari – Consiglio Nazionale delle Ricerche (Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente, CNR-IREA di Napoli) e dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) – per un’analisi di dati satellitari volta alla misura dei movimenti del suolo innescati dalle scosse ed allo studio delle sorgenti sismiche.

“Utilizzando i dati del satellite giapponese ALOS 2, ottenuti tramite progetti scientifici, un team di ricercatori di CNR e INGV ha misurato con alta precisione i movimenti permanenti del suolo originati durante il terremoto, utilizzando la tecnica dell’Interferometria Differenziale”, spiega Riccardo Lanari, direttore del CNR-IREA. “Essa consente, confrontando immagini radar acquisite prima dell’evento con immagini successive al sisma, di rilevare deformazioni della superficie del suolo con accuratezza centimetrica. In particolare, è stato evidenziato un abbassamento del suolo a forma di cucchiaio che si estende per circa 20 Km in direzione Nord e ha un valore massimo di circa 20 centimetri in corrispondenza dell’area di Accumoli”. La faglia sorgente del terremoto di Amatrice si colloca a pochi chilometri di profondità nella zona compresa tra Amatrice e Norcia. In fase di elaborazione, da parte dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, i dati dei satelliti della costellazione italiana Cosmo SkyMed, lanciati dall’Agenzia Spaziale Italiana a partire dal 2007 e sono in grado di rilevare immagini e dati nell’arco delle 24 ore e in qualsiasi condizione atmosferica, adatti in particolare a misurare i movimenti veloci della crosta terrestre. L’Italia è l’unico Paese ad avere una costellazione radar di alta precisione, indipendente dalle condizioni meteorologiche, il che ha permesso di contribuire allo studio dei grandi eventi sismici verificatisi non solo in Italia ma su tutto il pianeta. In fase di acquisizione ed elaborazione anche i dati e le immagini del satellite europeo Sentinel 1, che fa parte del programma di osservazione della Terra Copernicus, dell’Agenzia Spaziale Europea ed è particolarmente adatto a misurare i movimenti lenti della crosta terrestre.