 |
ufodatanet |
|
 |
|
ufodatanet |
|
|
Introduzione alle luci sismiche
Ipotesi e teorie
Diverse teorie sono state avanzate a spiegazione delle EQLs, ma nessuna risulta completamente soddisfacente. Questo perchè non tutte le EQLs traggono origine dalle medesime cause. In alcuni casi, la causa probabile delle luminescenze al suolo può essere ricondotta all'accensione di gas fuoriusciti dalle crepe prodottesi nel terreno, mentre in altri (come lampi e bagliori in cielo), l'origine puo' essere l'elettricità atmosferica dovuta al terremoto. Come vedremo la maggior parte delle teorie proposte chiama in causa la presenza di campi o cariche elettriche che, mediante scarica o ricombinazione, generano quei fenomeni luminosi identificati come luci sismiche. Ciò che differenzia queste teorie "elettriche" sono le modalità con cui le forze tettoniche generano i campi o attuano una separazione di carica.
Ipotesi piezoelettrica
Alcuni cristalli dielettrici, come il quarzo, presentano una proprietà
elettrica peculiare: quella di generare un accumulo di cariche elettrostatiche,
di segno opposto, all’estremità di uno degli assi polari se sottoposti
a compressione meccanica. Questa separazione di cariche genera un campo
elettrico che permane fintanto che si mantiene inalterata la compressione.
L’intensità del campo elettrico di un singolo cristallo è
praticamente trascurabile, ma sommando l’azione di una gran quantità
di cristalli, il campo risultante potrebbe raggiungere un’intensità
ragguardevole, tale da superare il gradiente dielettrico del mezzo in cui
si trova e generare quindi una scarica elettrica con possibili emissioni
luminose. Questo meccanismo è stato indicato da alcuni ricercatori
(Finkelstein, Powell, Hill) come il responsabile di alcune forme di EQLs [25,
26, 27].
Il quarzo è un elemento molto diffuso nella crosta terreste;
il terremoto di Izu (Jpn) del 26 novembre 1930, con i casi meglio documentati
sulle EQLs (1500 testimonianze) avvenne in una zona lavica con elevato
contenuto di quarzo, quindi il coinvolgimento di questa proprietà
elettrica non è da trascurare.
Nella formulazione della loro teoria, i ricercatori Finkelstein e Powell,
calcolarono che un’onda sismica con frequenza compresa tra 1 e 10 Hz e
che eserciti una variazione di pressione da 30 a 300 bar, potrebbe generare
un campo elettrico medio da 500 ~ 5000 V/cm. Su una distanza di mezza lunghezza
d’onda sismica, si otterrebbe un gradiente di potenziale paragonabile a
quello che genera i fulmini in una normale tempesta atmosferica (5x107
~ 5x108 V). In questa maniera un forte campo elettrico in superficie potrebbe
generare quelle scintille, lampi e bagliori all’origine di molte EQLs.
Unico punto debole, il fatto che per supportare un gradiente di potenziale così
elevato sia necessaria una resistività del terreno estremamente elevata (109 Ohm x metro), mentre nella realtà il valore misurato
risulta di soli 300 ~ 3000 Ohm x metro; questo ha fatto sì che venissero
introdotti nuovi parametri correttivi per poter sostenere ulteriormente
la validità di questa ipotesi. Un valido supporto alla piezoelettricità
fu fornito dalle numerose esperienze di laboratorio condotte su campioni
di roccia di varia natura. A partire dal 1970 la comunità scientifica
tentò di replicare in ambiente controllato quei fenomeni che si
manifestano durante il terremoto. La presenza d’inequivocabili fotografie
di EQLs e i rapporti su interferenze elettromagnetiche durante i terremoti,
sollevarono parecchi quesiti che stimolarono i ricercatori a determinarne
le cause. Da tempo ci si era accorti che in concomitanza di un sisma venivano
emesse onde elettromagnetiche. Una delle prime testimonianze può essere fatta
risalire, anche se non ne comprese pienamente il significato,
al sisma che colpì il Piemonte il 23 febbraio 1887. Come riferì
il sismologo Mercalli, negli istanti che precedettero il sopraggiungere
della scossa, inspiegabilmente il telegrafo della stazione di Santa Vittoria
d’Alba iniziò a ricevere segnali Morse. Con molta probabilità
la linea telegrafica si comportò come un’antenna in grado di ricevere
le forti emissioni elettromagnetiche generate dal terremoto [4].
Durante il terribile terremoto cinese di Tangshan (M = 7,8) del 28
luglio 1976 (che generò memorabili EQLs), furono captate strane
interferenze nelle comunicazioni radio, civili e militari, a partire da
5 giorni prima della data del sisma. Prima del sisma di Longling (M 7,5 ~ 7,6) del 26 maggio 1976, furono captati disturbi radio mentre
venivano segnalate luci sismiche [28].
Nuovi rilevamenti strumentali mirati vennero eseguiti da ricercatori
in tutto il mondo e si scoprì che le emissioni RF (radiofrequenza)
coprivano uno spettro di frequenze che andava da pochi Hz alla decina di
Mhz (106 Hz).
Forse il rilevamento più enigmatico fu quello realizzato dal
gruppo di Gokhberg e Morgounov, vicino Tokyo, il 31 marzo 1980. Utilizzando
un apposito ricevitore radio, riuscirono a percepire un intenso segnale
RF 30 minuti prima dello scatenarsi di un forte terremoto (M 7), avvenuto
a 250 Km di distanza e alla profondità di 480 Km.
Il segnale fu captato nella banda ELF da 10 a 1500 Hz e a 81 Khz (81x103
Hz).
Ma la cosa veramente strana, che non venne mai spiegata (ammettendo
che il segnale RF provenisse dalla zona focale del terremoto) fu come si
rese possibile la propagazione del segnale elettromagnetico da una simile
profondità fino alla superficie, dal momento che un segnale a 81
Khz riesce a penetrare solamente pochi metri nel terreno prima di attenuarsi
completamente [29].
Attualmente il rilevamento di RF nello spettro delle ELF-VLF è
utilizzato come elemento di studio per la previsione sismica [30].
Le prove di laboratorio confermarono la realtà di queste osservazioni
e una delle prime esperienze fu quella condotta dal ricercatore Nitsan
U. (1977) [31].
L’esperimento consistette nel sottoporre diversi campioni di roccia
a compressione fino ad una loro completa distruzione e, nello stesso tempo,
tentare di ricevere eventuali segnali RF emessi dal materiale sottoposto
a stress. L’apparato di rilevamento era costituito da una antenna (bobina
avvolta su ferrite) posta vicina al campione da testare. L’eventuale segnale
rilevato sarebbe stato amplificato e inviato ad un registratore di transitori.
Nitsan dimostrò che tutti i materiali contenenti minerali piezoelettrici
come quarzo, granito e arenaria, se sottoposti a compressione, emettevano
segnali RF, cosa che non avveniva con quei campioni che n’erano privi,
come basalto, calcare e ossidiana.
Allontanando e riavvicinando l’antenna ai campioni testati venne dimostrato
che, se vi era un segnale RF, questo proveniva realmente dalla roccia presa
in esame, in quanto non appena l’antenna veniva allontanata, si notava
un’attenuazione del segnale rilevato fino ad una sua completa sparizione.
Nitsan osservò che il segnale RF, di natura transitoria, era correlato
al verificarsi di crepe e fratture nella struttura cristallina, e copriva
una gamma di frequenze da 0,1 a 10 Mhz.
Il meccanismo candidato a spiegazione di queste emissioni RF, sarebbe
una rapida caduta del campo piezoelettrico dovuto alla frattura della struttura
cristallina.
Nel tempo vennero ripetuti nuovi esperimenti che condussero ai medesimi
risultati ottenuti da Nitsan [32, 33, 34].
Campo elettrico dovuto al contatto o alla separazione di materiali
rocciosi
Quando due tipi di rocce giungono a contatto, si genera un gradiente di tensione dovuto alla diversa composizione chimica dei materiali, creando un accumulo di cariche elettriche lungo la superficie di contatto. Questa situazione permane fintanto che, col passare del tempo, non si riottiene un equilibrio elettrico dovuto ad un completo passaggio d’elettroni dalla zona con potenziale maggiore a quella minore. Questa momentanea separazione di carica genera un campo elettrico modesto, ma trasportando il fenomeno su scala macroscopica, come può avvenire per un terremoto che interessa una zona molto ampia, si potrebbero ottenere campi elettrici talmente intensi da determinare la formazione di EQLs. L’instaurarsi di un campo elettrico avverrebbe anche con un’azione diametralmente opposta a quella vista precedentemente. La separazione istantanea di due rocce (come potrebbe avvenire con la comparsa di crepe e fratture), darebbe origine ad un gradiente di potenziale lungo la superficie di rottura, con l’instaurarsi di un passaggio d’elettroni, mediante un processo fisico detto "effetto tunnel". Anche in questo caso il campo elettrico generato da un fronte molto ampio di scontro potrebbe essere in grado di determinare la comparsa di luci sismiche [32].
Triboelettricità e piroelettricità
Nelle loro ricerche, Musya e Terada raccolsero varie testimonianze
di luci osservate lungo i fianchi delle montagne, in concomitanza con frane
e valanghe. Le cause di queste luminescenze furono ricondotte a due fenomeni
fisici distinti, che possono apparire contemporaneamente durante una frana:
la triboelettricità e la piroelettricità.
La triboelettricità è la proprietà che alcuni
materiali hanno di elettrizzarsi per strofinio o frizione. Considerando
che l’attrito, se intenso, genera calore, può subentrare un altro
meccanismo di elettrizzazione: la piroelettricità.
In questo caso alcuni cristalli come la tormalina, se riscaldati, danno
luogo ad una separazione di carica lungo le facce opposte della loro struttura.
Trasportando il/i fenomeno(i) su larga scala si potrebbero raggiungere
valori di campo elettrico elevati.
In conclusione, durante una frana, lo slittamento di masse rocciose
può determinare l’insorgere di quelle luminescenze, spesso riportate
dai testimoni, lungo le pendici di colline e montagne [10, 11].
Moti oscillatori dell’aria a livello del suolo
J.E. McDonald (fisico atmosferico) alla fine degli anni ’60 analizzò vari casi di terremoti con presenza di luci e arrivò alla conclusione che uno dei possibili meccanismi alla base delle EQLs risieda nelle violente perturbazioni trasmesse dal suolo, durante una scossa, alle masse d’aria sovrastanti. Queste perturbazioni creerebbero rapidi moti ascensionali, i quali trasporterebbero con sé eventuali cariche elettrostatiche presenti. Da questo rapido spostamento, si creerebbe un gradiente di tensione che porterebbe alla formazione di luci sismiche mediante quei fenomeni di scarica precedentemente riportati [2, 9].
Scarica elettrochimica luminescente
Il chimico Tributsch H. suggerì che le EQLs e altri segni precursori
possano essere in parte causati da un aumento di cariche elettrostatiche
nell’atmosfera sovrastante la zona epicentrale (elettricità atmosferica).
La causa di questo aumento di cariche libere sarebbe la scarica elettrochimica
luminescente. Il fatto che i terremoti influenzino il clima, aumentandone
l’elettricità atmosferica, è cosa risaputa da tempo.
Il primo ad accorgersi di questo fatto fu l’esploratore naturalista
tedesco A. von Humboldt che nel 1799 venne sorpreso a Cumana (Venezuela)
da una serie di terremoti. Humboldt, durante il sisma, ebbe la prontezza
di eseguire una serie di rilevamenti meteorologici (pressione, temperatura,
carica elettrica atmosferica), riuscendo a determinare, con un elettrometro
tascabile, un considerevole aumento di elettricità nell’aria (carica
elettrostatica). Ad un medesimo risultato pervenne Vassalli Eandi, sismologo
italiano, durante il sisma piemontese del 1808. L’ipotesi di Tributsch
si fonda sul fatto che il quarzo, dalle proprietà piezoelettriche,
è un minerale molto diffuso nella crosta terrestre e in presenza
di onde di compressione (scossa sismica) creerebbe gradienti di potenziali
elevatissimi. I bassi valori di resistività del terreno non riuscirebbero
a sostenere questa separazione di cariche e determinerebbero l’insorgere
di correnti elettriche attraverso i vari strati del terreno.
La crosta terrestre non è formata da un insieme di rocce compatte,
uniformemente distribuite, bensì vi sono fratture e cavità
che possono essere riempite dall’acqua. La corrente elettrica, attraversando
questo sistema complesso, stimola l’insorgere di due ben precisi fenomeni
elettrochimici. Il primo è l’instaurarsi di un processo elettrolitico
dell’acqua, con la separazione dei due elementi che la costituiscono, quali
l’ossigeno e l’idrogeno e, se l’intensità della corrente lo permette,
l’emissione elettrolitica dei sali eventualmente disciolti.
Il secondo processo è noto presso i laboratori di chimica col
termine di scarica elettrochimica luminescente. Se in una cella
elettrolitica si solleva uno dei due elettrodi al di sopra della superficie
acquosa, lasciando una sottile pellicola d’aria, tra l’elettrodo e il liquido
continuerà a scorrere la corrente manifestando un effetto luminescente.
In questa reazione quello che più interessa non è tanto
la luminescenza in sé, quanto il fatto che la reazione non sarebbe
più equiparabile a un processo elettrolitico, bensì a quello
in cui vengono liberate radiazioni ionizzanti nel campo dell’ultravioletto
e radiazioni a a bassa energia.
La condizione che porta a questo processo è che fra i due elettrodi
vi sia una differenza di potenziale da 500 a 800 Volt.
La corrente che scorre attraverso la pellicola d’aria è di natura
ionica (ione positivo dell’acqua H+). Questi ioni sono accelerati dalla
ddp presente fra elettrodo e superficie acquosa e giungendo a contatto
con l’acqua ne generano degli altri, avendo come risultato finale la formazione
di una notevole quantità di ioni positivi.
Il trasportare questo processo all’interno della crosta terrestre non
risulta una operazione errata; infatti, l’aumento di stress tettonico,
nelle zone in cui si scatenerà il sisma, porta alla formazione di
crepe e fratture, prontamente riempite dall’acqua, sempre presente nel
sottosuolo. Sacche di aria e acqua intrappolate nella crosta terrestre
e sottoposte a quelle correnti telluriche precedentemente esaminate, darebbero
vita a questo processo elettrochimico. Gli ioni liberati in parte si ricombinerebbero
nella loro corsa verso la superficie, mentre la restante si riverserebbe
nell’atmosfera.
Quest’aumento di cariche libere abbasserebbe il gradiente dielettrico
del mezzo (aria), facilitando l’insorgere di quei fenomeni luminosi legati
a meccanismi di scarica elettrica quali effetti corona, fuoco di Sant’Elmo
e fulmini [4, 17, 18].
Emissione exoelettronica
Nel 1986 Brady e Rowell condussero una serie di esperimenti che diedero
risultati inaspettati. Per verificare le ipotesi avanzate fino a quel momento
di luminescenze prodotte tramite compressione di masse rocciose, Brady
e Rowell vollero eseguire diverse analisi spettrografiche nel campo del
visibile e del vicino infrarosso.
Questo avrebbe permesso la discriminazione di quale meccanismo o serie
di processi sia alla base del fenomeno. Fino a quel momento la comunità
scientifica avanzò teorie coinvolgenti la piezoelettricità;
il riscaldamento fino all’incandescenza di materiali rocciosi; l’emissione
di plasma da frantumazioni di rocce oppure l’emissione d’elettroni o aerosol
ionizzati che, interagendo con i gas atmosferici, emetterebbero radiazioni
e.m. nel visibile.
Pertanto, attraverso l’analisi spettrografica, si sarebbe potuto confermare
o rigettare la validità di una qualunque di queste ipotesi.
Dal momento che non esistevano precisi dati spettrografici, Brady e
Rowell vollero condurre diversi esperimenti, al fine di ovviare a questa
mancanza.
Ciascuna ipotesi proposta avrebbe generato uno spettro ottico dalle
caratteristiche inconfondibili. La radiazione ottica dovuta a riscaldamento
per attrito avrebbe fornito uno spettro continuo nella regione del visibile
simile a quella emessa da un corpo nero posto alla medesima temperatura.
Se si fosse trattato invece di luminescenza dovuta a fenomeni di scarica
prodotti da processi piezoelettrici, lo spettro avrebbe contenuto linee
caratteristiche degli elementi eccitati. Nel caso invece che l’emissione
luminosa fosse dovuta a plasma, l’analisi spettrografica avrebbe rilevato
uno spettro continuo, con sovrapposte linee d’emissione causate da interazioni
elettromagnetiche avvenute all’interno del plasmoide. Infine, se la luminescenza
fosse dipesa da interazioni fra gas atmosferico ed elettroni emessi dalle
rocce (sottoposte a stress), si sarebbero avute linee spettrali tipiche
di quei gas eccitati.
Brady e Rowell scelsero due soli tipi di rocce da testare: basalto
e granito.
Il basalto è privo di cristalli dalle proprietà piezoelettriche,
mentre il granito ne è ricco.
Scelsero anche la composizione atmosferica in cui si sarebbe attuata
la compressione dei campioni: in argon, in elio e in aria (tutti a pressione
atmosferica), in acqua e nel vuoto spinto. Gli spettri così ottenuti
mostravano che, sia i campioni di granito (piezoelettrici) che quelli di
basalto (non piezoelettrici), si assomigliavano per medesimo ambiente di
test.
Ogni spettro fornì, a prescindere dal tipo di roccia utilizzato,
linee spettrali tipiche dell’ambiente atmosferico in cui venne effettuata
l’esperienza. Niente spettro continuo nè linee d’emissione dovute
al plasma, ma linee spettrali di argon, elio e dei vari gas contenuti nell’atmosfera
standard. Si ottennero emissioni luminose anche dai campioni di granito
immersi nell’acqua, che fornirono come spettro quello dell’idrogeno atomico.
Nel vuoto (10-6 torr) lo spettro che si ottenne era meno chiaro, ma
non appariva nè una banda continua, nè linee riconducibili
al materiale testato. Comparando questo spettro con quello ottenuto in
un vuoto meno spinto ( tubo di Geissler a 10-3 torr), Brady e Rowell riconobbero
che era quello dell’aria ( non esiste un vuoto assoluto, per cui le linee
spettrali erano dovute a quei pochi atomi o molecole di gas ancora presenti).
In conclusione i due ricercatori riscontrarono che il fenomeno responsabile
della luminescenza, in questo caso, risiedeva nel bombardamento della componente
atmosferica da parte di elettroni emessi dalle rocce sottoposte a compressione.
Inoltre vennero suggeriti due concetti fondamentali: che le EQLs potevano
essere prodotte da terremoti di magnitudine modesta e che le luci potevano
manifestarsi anche in acqua, avvallando quelle testimonianze di EQLs in
mare (cosa che fino allora non era ritenuta possibile, in quanto la concezione
dominante era che le luci da terremoto fossero dovute a ricombinazione
di cariche elettrostatiche libere o forti campi elettrici; fenomeni che
non potevano sussistere in un ambiente fortemente conduttivo come quello
dell’acqua) [35, 27].
Ipotesi della frizione
- vaporizzazione
Lockner, Johnston e Byerlee, studiando i fenomeni geofisici che avvengono
nelle profondità della crosta terrestre in presenza di un terremoto,
avanzarono nel 1983 una nuova ipotesi a chiarimento delle EQLs.
Durante un terremoto, nella zona focale si genera un riscaldamento
delle rocce causato dalla presenza di un forte stato di compressione tettonica.
In questi frangenti l’acqua, presente sotto forma di umidità o all’interno
di eventuali sacche, evapora determinando la comparsa di cariche elettriche
libere mediante il ben noto processo di Lenard.
Infatti, in presenza di una rapida vaporizzazione o nebulizzazione
dell’acqua, si attua un’istantanea distruzione della tensione superficiale
del liquido che porta alla comparsa di cariche elettrostatiche. Nel frattempo,
l’apporto di calore dovuto allo scontro delle masse tettoniche, continua
a far lievitare la temperatura, determinando una diminuzione della resistività
elettrica nelle rocce sottoposte a riscaldamento.
Questo processo crea un canale ad alta conducibilità dove, concentrandosi
le cariche precedentemente liberate, determinerà l'insorgere di
un forte campo elettrico; se il processo poi si sviluppa a profondità
non elevata, il campo generatosi influenzerà il gradiente elettrico
atmosferico stimolando la comparsa di fenomeni luminosi quali scariche
coronali e fulmini [1].
Ipotesi elettrocinetica dell’acqua (potenziale z)
Alcuni ricercatori giapponesi non ritennero sufficientemente valida
l’ipotesi piezoelettrica per le EQLs osservate a Matsushiro dal 1965 al
1967. In effetti, si potrebbe sviluppare un intenso campo elettrico, come
somma dei singoli campi piezoelettrici, solo se tutte le strutture cristalline
fossero allineate nella medesima direzione. In caso contrario l’orientamento
casuale dei minerali porterebbe ad un annullamento reciproco dei singoli
effetti. Mizutani e Ishido videro nello scorrimento sotterraneo delle acque
la causa scatenante delle luci sismiche avvenute in questa regione.
Ponendo a contatto due materiali di natura chimica differente, si viene
a creare un gradiente di potenziale lungo la superficie di giunzione (dovuto
ad un accumulo di cariche positive da un lato e negative dall’altro). Il
processo si complica se uno dei due composti risulta una soluzione acquosa
(acqua e sali) in movimento. Anche in questo caso, lungo le pareti di contatto
si crea una barriera di potenziale (elettrico), con relativo accumulo di
cariche di segno opposto lungo ciascuna superficie. Supponendo che la parte
solida sia a potenziale negativo, nella soluzione acquosa si determina
una scissione di cariche in H+ (ioni idrati) e OH-, con la tendenza degli
ioni idrati (H+) a diffondersi all’interno dello strato solido, mediante
un processo osmotico. Con quest’evento si forma uno strato di ioni (H+)
fermamente vincolati lungo le pareti di contatto.
Considerando il fatto che la soluzione elettrolitica è in movimento
e che vi sono delle cariche vincolate alle pareti, le restanti (OH- e in
parte H+) determinano, con il loro scorrere,
l’insorgere di una barriera di potenziale (z
potenziale) con relativo campo elettrico.
L’intensità di questo campo dipende dalla concentrazione delle
sostanze disciolte, dal pH, dalla pressione e temperatura della soluzione
acquosa. Questo processo, trasportato su larga scala, è quello che
avrebbe determinato la comparsa delle EQLs a Matsushiro (secondo l’ipotesi
avanzata da Mizutani e Ishido). Il campo elettrico risultante dallo scorrere
dell’acqua, in una fitta rete di pori e fratture, potrebbe raggiungere
valori d’intensità tali, da permettere la comparsa di fenomeni luminosi
atmosferici (effetto corona e fulmini). Inoltre il fenomeno elettrocinetico
potrebbe manifestarsi anche nelle fonti idrotermali, dove la presenza di
sostanze disciolte, la pressione raggiunta dell’acqua e la temperatura
ne favorirebbero la comparsa [15, 16].
I
campi elettrici e l’accelerazione di cariche atmosferiche
Una delle ultime teorie proposte in ordine di tempo per le EQLs, è
quella avanzata dai giapponesi Ikeya e Takaki (1996). Analizzando i meccanismi
fino a quel momento suggeriti, non li trovarono pienamente soddisfacenti,
specialmente quelli basati su processi di natura elettrica. Triboelettricità,
piezoelettricità e il processo elettrocinetico dell’acqua possono
generare solo cariche elettrostatiche transitorie, in quanto la resistività
del terreno non sarebbe in grado di sostenerle a lungo. Per questo motivo
l’intensità dei campi elettrici prodotti da questi processi, non
riuscirebbero mai a raggiungere quei valori per i quali si manifesterebbero
dei fenomeni luminosi mediante scarica quali effetti corona, scintille
e fuochi di Sant’Elmo. L’ipotesi suggerita dai due giapponesi è
che i processi precedentemente elencati, come quello piezoelettrico, possa
intervenire per creare un particolare campo elettrico modulato lungo la
zona di rottura (ipocentro). Il campo avrebbe caratteristiche impulsive,
in quanto i minerali piezoelettrici, stimolati dalle onde sismiche, determinerebbero
la comparsa di cariche elettriche momentanee che si ricombinerebbero entro
breve tempo, grazie alla bassa resistività del terreno. Questa sequenza
di separazioni e ricombinazioni di cariche, determinerebbe appunto l’andamento
impulsivo del campo ed estendendo la sua sfera di influenza nella bassa
atmosfera, andrebbe ad imprimere un’accelerazione a quelle particelle libere
(elettroni) che normalmente sono presenti a bassa quota (la densità
di carica è massima a livello della ionosfera e diminuisce a mano
a mano che ci si abbassa di quota).
Le cariche accelerate andrebbero a collidere con le molecole dei gas
atmosferici (ossigeno e azoto), stimolando l’emissione di fotoni, in numero
tale, da essere percepiti come EQLs [36].
Un’importante implicazione emergente da questa teoria è l’aver
legato processi litosferici con quelli atmosferici. Visto che uno dei maggiori
quesiti posti dalle EQLs è che non sempre si manifestano, questo
potrebbe essere spiegato non solo dal fatto che nella litosfera non si
sono avuti tutti quei processi necessari alla loro apparizione, ma anche
di un’eventuale mancanza di condizioni favorevoli (o processi) in atmosfera.
In ultimo, visto che la principale sede deputata alla creazione di cariche
elettriche atmosferiche è la ionosfera, e conoscendo il suo intimo
legame con il Sole, potrebbero esistere particolari stati del nostro astro
che favorirebbero, durante il terremoto, l’insorgere dei fenomeni luminosi
fin qui descritti.
Ipotesi fonoluminescenza
Fra le varie testimonianze riguardanti le EQLs, emergono rapporti che
riferiscono di luci viste in mare, spostarsi lungo le coste oppure avanzare
all’interno di un Tsunami (onde gigantesche prodotte dai maremoti). Questi
rapporti spinsero alcuni ricercatori ad investigare altri processi fisici
che potessero permettere il verificarsi di simili eventi. Si giunse così
ad indagare sul processo fisico della fonoluminescenza.
La fonoluminescenza (o sonoluminescenza) è un processo nel quale
avviene una conversione diretta del suono in luce. Questo fenomeno, tanto
semplice da realizzare ma non del tutto compreso, fu scoperto agli inizi
degli anni ’30 (XX secolo), quando Frenzel e Schultes (1934) riuscirono
a produrre una bolla luminosa stimolando l’acqua con onde sonore. Una bolla
d’aria immersa in acqua, quando viene colpita da onde sonore ad alta frequenza,
ne rimane intrappolata e viene dato il via ad un processo di espansione
e compressione della bolla medesima. La superficie della sfera implode
verso il centro a velocità supersonica per poi riesplodere alle
dimensioni originali con altrettanta velocità.
Il ritmo di queste pulsazioni è legato alla frequenza utilizzata;
perciò una bolla d’aria può pulsare regolarmente anche 30000
volte al secondo.
Durante questo processo la temperatura interna della bolla raggiunge
valori superiori a quelli registrati sulla superficie del Sole, con emissione
luminosa nella gamma dei blu e dell’ultravioletto. Ritornando alle EQLs,
Johnston A. formula l’ipotesi che durante un sisma le onde di compressione
(p, onde prime), propagandosi all’interno di masse d’acqua, stimolino l’insorgere
di queste manifestazioni luminose grazie al processo precedentemente indicato
[37, 38, 39, 40, 41, 42, 43].
Ipotesi dei gas (chemiluminescenza, combustione)
In ultimo, analizziamo l’ipotesi della fuoriuscita di gas dal sottosuolo,
come causa scatenante delle EQLs. Il fattore gas fu una delle prime cause su cui
si concentrò la comunità scientifica fin dal secolo scorso (XIX sec). Dalle
testimonianze raccolte dal Galli nel suo catalogo sulle luci sismiche, appare
chiara l'implicazione di questo meccanismo, dal momento che in molti resoconti
fu evidenziato il fatto che fuochi, fiamme, bagliori o semplicissimo fumo,
furono visti fuoriuscire da crepe e fratture prodottesi nel terreno sotto
l'azione del terremoto. Inoltre,
vi furono innumerevoli testimonianze, anche per quei terremoti in cui non
si registrò l’apparizione di fenomeni luminosi, riguardanti la presenza
di nauseanti esalazioni sulfuree percepite anche a considerevole distanza
dal luogo epicentrale.
Questi sono tutti indizi che portano in un’unica direzione e cioè
alla presenza di gas, intrappolati nella crosta terrestre, che attraverso
crepe e fratture giungono in superficie, stimolando eventualmente la comparsa
di fenomeni luminosi. La produzione di luce avviene mediante due processi
fisico-chimici ben distinti, coinvolgenti i gas che, giungendo a contatto
con quelli atmosferici, danno il via a fenomeni quali la chemiluminescenza
e l’autocombustione. Vediamo di analizzarli uno per volta.
La chemiluminescenza è una reazione chimica fra due o più
composti, nella quale si manifestano emissioni luminose; i gas emanati
dalle fenditure a contatto con l’ossigeno, l’azoto o l’ozono possono generare
una reazione luminescente. Quello che risulta difficile da determinare
è la reale natura chimica di questi gas, vista l’impossibilità
di riuscirne a prelevare dei campioni da analizzare in laboratorio. L'idea che
dietro alcuni casi di EQL risieda un processo coinvolgente la chemiluminescenza
venne avanzata da due ricercatori ungheresi, Hedervari e Noszticzius, i quali portarono a sostegno della loro ipotesi un altro interessante fenomeno,
non ancora totalmente compreso, che sono i fenomeni transienti lunari (TLP
- transient lunar phenomena).
I TLP sono bagliori, nebbie, foschie, mutamenti dell’albedo lunare
e cambiamenti di colore che compaiono per un breve periodo di tempo sulla
superficie del nostro satellite. Questi fenomeni transitori sono stati
osservati da quando l’uomo, attraverso l’invenzione del cannocchiale, ha
potuto scrutare con una certa precisione la superficie della Luna.
Con più di 1400 TLP osservati, anche eliminando un certo numero
di casi come errori o distorsioni introdotte dallo strumento, ne restano
una quantità tale da decretare, senza ombra di dubbio, la realtà
del fenomeno. La distribuzione spaziale delle TLP non è casuale,
bensì concentrata attorno a specifiche aree, con circa 300 casi
presso il cratere Aristarchus, 75 a Plato e 25 ad Alphonsus.
Non è riscontrata, al momento attuale, nessuna correlazione
con fenomeni solari (vento solare e macchie), ma si è notato un
picco di apparizioni quando la Luna si trova al perigeo (punto dell'orbita
lunare più vicina alla Terra), dove l'intensità delle forze
mareali è massima.
Le luminescenze possono raggiungere dimensioni, lungo la superficie
del satellite, dai 3 ai 5 chilometri e se vengono riferite colorazioni
queste sono nella maggioranza dei casi il rosso e il blu. Dopo le varie
missioni Apollo, quando fu installata una rete di telerilevamento sismico,
si osservò che la Luna presentava una certa attività sismica
e che la maggioranza di questi lunamoti (terremoti lunari) avvenne a meno
di 5° gradi dai luoghi dove si registrarono il maggior numero di TLP.
Questi dati suggerirono e rafforzarono l’ipotesi che eventuali gas
presenti nel sottosuolo lunare, attraverso le microfratture provocate dalle
forze sismiche e mareali, possano fuoriuscire consentendo la comparsa di
nebbie momentanee e luminescenze transitorie.
L’insorgere della luminescenza in questi gas sarebbe dovuto ad un processo
chemiluminescente stimolato dall’azione dei raggi cosmici; oppure, altra
ipotesi avanzata a chiarimento di questo fenomeno, ad un eccitamento dei
gas dovuti alla presenza di una forte carica elettrostatica. L’elettrizzazione
avverrebbe mediante frizione di quei granuli di polvere raccolti dai gas
e trascinati a loro volta nella risalita verso la superficie lunare [22, 23,
24, 44].
Ritornando alle EQLs terrestri, il secondo meccanismo coinvolgente la
presenza di gas è il fenomeno dell’autocombustione. Nella loro ipotesi
sull'esistenza di depositi di gas naturale d’origine non biologica all’interno
della Terra, Gold e Soter videro in alcuni casi di luci sismiche la conferma
delle loro supposizioni. Il metano, contenuto in queste riserve naturali,
raggiungendo la superficie tramite la fitta rete di crepe e fratture presenti
nel mantello terrestre e bruciando a contatto con l'aria, si renderebbe
responsabile di quelle manifestazioni luminose osservate durante i terremoti.
Il fenomeno di accensione spontanea sarebbe determinato da scintille e
scariche elettriche prodotte dal gas medesimo, che risalendo dalle viscere
della Terra si elettrizzerebbe mediante frizione (come succede per alcuni
venti particolarmente caldi e secchi, che spirando attraverso valli e colline
si caricano elettrostaticamente mediante frizione con la superficie terrestre:
vedi Scirocco e Föhn). Un supporto alla validità di questo
processo proviene dalle testimonianze; durante i terremoti si percepiscono
spesso odori di sostanze bituminose, e nel caso di fiamme viste fuoriuscire
da crepe e fratture, queste lasciano vistose bruciature sul terreno e sulla
vegetazione circostante [21].
Per una migliore comprensione di questi fenomeni luminosi rivolgiamo
la nostra attenzione alle osservazioni condotte nei confronti di luci simili
non collegate alla presenza di terremoti. Diverse persone, fra le quali
viaggiatori e pellegrini, specialmente nelle epoche passate quando i mezzi
di trasporto erano tali da imporre lunghi tempi di spostamenti e non esistevano
problemi di inquinamento luminoso, notarono strane luminescenze, che a
seconda del contesto storico culturale assunsero vari nomi: Ignis Fatuus,
Will-ò-the Wisp, Jack-ò-Lantern, Corpse Candle, Irrlichtern,
Feux-Follets, Elf-Fire, Chinese Lantern... nomi diversi per un medesimo
fenomeno luminoso. Queste luci furono osservate a livello del suolo o a
pochi metri sopra di esso, con maggior frequenza su terreni paludosi. La
comparsa di queste luminescenze notturne (vista la debole luce emessa era
più facile notarle nell'oscurità), fu associata al gas di
palude emesso da questi terreni; supportato dal fatto che, nelle ore diurne,
fu possibile osservare la comparsa di bolle che dal fondale melmoso risalivano
in superficie. Il gas a base di metano (due terzi metano e il restante
biossido di carbonio) e prodotto dalla putrefazione di sostanze vegetali
e animali in ambienti anaerobici, fece pensare a processi di combustione
spontanea, ma l'analisi delle varie testimonianze raccolte gettò
seri dubbi sul fatto che alla base di questo fenomeno potesse risiedere
un unico processo.
Vennero così attuati diversi tentativi di cattura, provocando
però la scomparsa o l'allontanamento delle luci dovuto con molta
probabilità allo spostamento dell'aria provocato dal testimone.
In alcuni casi gli osservatori, rimanendo immobili, notarono il ritorno
delle luminescenze riuscendo perfino ad interagire con loro. Durante questi
fatti occorsero comportamenti discordanti tali da suggerire la presenza
di più di un processo formativo. Alcuni testimoni riuscirono a toccare
con mano le luci, senza percepire nessun calore o ad introdurvi oggetti
di legno senza che questi si riscaldassero o prendessero fuoco. In altri
casi, invece, l'introduzione di corpi estranei in queste luminescenze determinò
il riscaldamento dell'oggetto o una sua eventuale combustione. La lettura
di queste testimonianze spinse il geologo A. Mills (1980) ad interessarsi
al fenomeno e a tentare di riprodurlo in laboratorio per comprenderne il
reale meccanismo, in quanto fino a quel momento le teorie proposte erano
puramente speculative e quasi mai verificate materialmente. Fra le possibili
spiegazioni, scartò immediatamente i fulmini globulari, i fuochi
di Sant'Elmo e la presenza di insetti luminosi; tutte eventualità
che non si adattavano, già ad una prima analisi, alle caratteristiche
del fenomeno preso in esame; ma concentrò la sua attenzione su processi
quali la chemiluminescenza e la combustione spontanea. Il metano, bruciando,
emette luce e calore in maniera simile a quanto riferito da una certa parte
di testimonianze; l'unico problema è l'innescarsi di combustioni
spontanee ripetute, cosa non facile da spiegarsi in natura. Anche la presenza
di fosfina nel metano (PH3, derivato del fosforo e prodotta dalla putrefazione
di sostanze organiche in ambiente anaerobico), difficilmente darebbe il
via a processi di autocombustione. Resta comunque il fatto che alcune testimonianze
riferiscono di processi del tutto simili, se non uguali, a quelli della
combustione. La ricerca di Mills non portò a conclusioni sicure,
anche se indicò come maggiormente probabili processi quali la chemiluminescenza
e la combustione spontanea. Neanche l'esperimento da lui condotto diede
buoni risultati. Egli mise in una botte sigillata erba e acqua di palude
a macerare; dopo alcuni giorni vide emergere dal fondo bolle di gas che,
se acceso, bruciava con una pallida luce bluastra. Dopo 14 giorni aggiunse
sostanze organiche, quali farina, uova e resti di pesci, per generare,
attraverso la loro putrefazione, fosfina. La produzione di gas aumentò
notevolmente, ma non si verificarono mai fenomeni chemiluminescenti o di
autocombustione quando questi gas giunsero a contatto con l'aria [45].
3) I segni precursori del terremoto
© Copyright CISU (1999)
Quale espressione dell'attività intellettuale dell'autore, questo materiale
è protetto dalle leggi internazionali sul diritto d'autore. Tutti i diritti
riservati. Nessuna riproduzione, copia o trasmissione di questo materiale può
essere eseguita senza il permesso scritto dell'autore. Nessun paragrafo e
nessuna tabella di questo articolo possono essere riprodtti, copiati o
trasmessi, se non con il permesso scritto dell'autore. Chiunque utilizzi in
qualsiasi modo non autorizzato questo materiale è perseguibile a norma delle
vigenti leggi penali e civili.
