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Il laboratorio più profondo del mondo aprirà in Islanda, sotto un vulcano

07 aprile 2022

Il magma rappresenta l’ultima frontiera inesplorata della crosta terrestre. Studiarlo prevede però una serie di sfide, tecnologiche e ingegneristiche, per nulla indifferenti. Soprattutto per via della profondità delle camere magmatiche presenti sotto la superficie dei vulcani e per le condizioni estreme alle quali andrebbero installati dei pozzi operativi a lungo termine. Ecco perché è eccezionale la recente scoperta di un pozzo magmatico a modeste profondità sotto Krafla, una caldera di circa 10 chilometri situata a nord dell’Islanda.

Per esaminarla, è stata riunita una coalizione internazionale di scienziati e di ingegneri e sarà stabilito un laboratorio situato 2 chilometri sotto terra, nel cuore del vulcano. Lo studio del magma è infatti di primaria importanza per comprendere come sfruttare l'energia geotermica e costruire impianti più efficienti, che sfruttino fonti energetiche pulite e sostenibili.

Il laboratorio si chiamerà Krafla Magma Testbed e rappresenterà il primo osservatorio sotterraneo di magma nonché la struttura di ricerca più profonda al mondo. Un primato degno dei libri di avventura di Jules Verne.

Cosa sappiamo del magma? 

Sappiamo molto dei vulcani ma meno di quanto potremmo. Per esempio non siamo stati ancora in grado di stabilire con precisione una previsione sulle eruzioni. Questo perché la comunità scientifica ha potuto studiare con precisione la lava e le sue proprietà senza aver avuto mai l’occasione di studiare il magma.

La differenza tra magma e lava, spesso usati impropriamente come sinonimi, è molto semplice e riguarda tanto la composizione quanto l’habitat. Per magma si intende infatti il complesso di rocce fuse, liquidi e gas disciolti, formato per fusione del mantello terrestre che, sottoposto a una certa forza, risale verso la superficie. Viene considerato un liquido multifasico perché composto da una fase solida, una liquida e una gassosa. Solitamente si accumula in zone sotterranee molto profonde, definite per l’appunto camere magmatiche, che sono a tutti gli effetti dei serbatoi che alimentano i vulcani. Nel momento in cui avviene un’eruzione, la camera magmatica si svuota e il liquido, venendo a contatto con l’aria esterna, diventa lava.

La lava quindi è caratterizzata da una temperatura molto più bassa che tende a uniformarsi a quella dell’ambiente esterno. Inoltre, priva della componente gassosa che viene meno dopo l’eruzione, tende a solidificarsi in fretta, cristallizzando.

La scoperta della camera magmatica di Krafla, in Islanda

Come nel caso di molte scoperte scientifiche sensazionali, la nascita dell’osservatorio sotterraneo di magma è il risultato di un caso fortuito. Nel 2009, durante l’espansione della centrale geotermica di Krafla, una trivella colpì casualmente una sacca magmatica a 900 gradi Celsius, posta, inaspettatamente, a soli 2 chilometri di profondità. Il risultato fu da una parte distruttivo - la lava fluì dal pozzo per quasi nove metri danneggiando irreparabilmente gli strumenti di perforazione, pur senza causare alcuna eruzione e senza riportare alcun ferito - ma dall’altra straordinario: i vulcanologi si resero conto della presenza di una camera magmatica che, dalle stime, poteva contenere fino a 500 milioni di metri cubi di materiale. Rimasero sbalorditi di aver trovato del magma così vicino alla superficie, perché da esperienze pregresse consideravano praticamente impossibile incontrarlo prima di arrivare a profondità ben più importanti, tra i 4 e i 5 chilometri.

Il ritrovamento in Islanda rappresentava un’occasione unica, tanto da finanziare un progetto di ricerca che coinvolgesse scienziati e ingegneri da oltre 38 istituti di ricerca in tutto il mondo, inclusa l’Italia.

Questa scoperta ha il potenziale di rappresentare un enorme passo avanti nella nostra capacità di comprendere diverse cose: dall’origine dei continenti alla dinamica dei vulcani e dei sistemi geotermici” - ha detto Paolo Papale, vulcanologo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV). “Nessuno ha mai utilizzato trivelle in condizioni estreme con l’intenzione di lasciare dei pozzi a lungo termine, bisogna quindi capire quali siano i migliori materiali da impiegare, sia per la costruzione dei pozzi che per la strumentazione che verrà installata in zone dove la temperatura raggiunge anche i 900° C e l’acidità dei fluidi circolanti rende le condizioni molto corrosive”.

Una scoperta eccezionale in termini energetici

Il progetto del Krafla Magma Testbed risulterebbe decisivo anche in termini energetici. Così vicina al magma liquido la roccia raggiunge temperature tali che il vapore generato produrrebbe un energia immensamente maggiore rispetto alla convenzionale trivellazione di un pozzo. Basti pensare che durante l’incidente che ha portato alla scoperta del sito, il vapore salito in superficie ha fatto misurare la temperatura record di 450° C. In pratica basterebbero due pozzi di fluidi definiti “supercritici” (uno stato della materia che non è né liquido né gassoso) per servire l’attuale impianto geotermico che necessita di 60 megawatt generati attualmente da ben 18 pozzi.

Lo studio del magma appare cruciale quindi per aumentare enormemente l’efficacia e la rilevanza dell’energia geotermica, una fonte di energia sostenibile per il futuro e pulita. L’Islanda da questo punto di vista rappresenta già un’eccellenza date le numerose sorgenti termali geologicamente attive. Oltre un quarto del Paese viene infatti alimentato da pozzi di energia geotermica che sfruttano il calore della crosta terrestre per generare elettricità. Appare quindi evidente che questa scoperta potrebbe cambiare una volta per tutte le sorti energetiche del Paese e, con ogni probabilità, del mondo intero.

Credit

Cover: vista area dell'area vulcanica di Klafra in Islanda. Via Wikimedia, CC BY-SA 3.0
Immagine interna 1: attività vulcanica nella zona della caldara Klafra in Islanca. Via Imaggeo, CC Credits Johannes Pomper
Immagine interna 2: l'area vulcanica di Klafra in Islanda. Via Flickr, Creative Commons License

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