Terremoti con la semplice pressione di un tasto

I ricercatori del Politecnico di Zurigo vogliono mettere in moto la roccia in un ex tunnel ferroviario del Cervino-Gottardo. Uno sguardo all’interno della montagna

Questo testo è stato pubblicato nel numero 25/04 della rivista Globe del Politecnico

Il gruppo si dirige verso l’ingresso del tunnel all’unisono. Uno striscione sopra l’ingresso recita a grandi lettere "BedrettoLab - ETH Zurigo". Poi tutti si tuffano nella montagna e quindi in un laboratorio rupestre unico al mondo: negli ultimi anni un team di ricerca internazionale ha allestito un laboratorio nelle profondità del Pizzo Rotondo, nel massiccio del Gottardo. Qui gli scienziati vogliono studiare nei minimi dettagli come si verificano i terremoti, cosa succede quando vengono innescati, come si propagano e come si arrestano di nuovo. FEAR è il nome del progetto, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca con una sovvenzione di 13,7 milioni di euro

Il progetto "FEAR - Fault Activation and Earthquake Rupture" è guidato dai professori dell’ETH Domenico Giardini e Stefan Wiemer, da Florian Amann della RWTH Aachen University e da Massimo Cocco dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Roma. I quattro responsabili del progetto hanno ottenuto una sovvenzione ERC Synergy Grant per questo esperimento. Finanziato da

Il tunnel è largo solo pochi metri, appena sufficiente per il passaggio di un veicolo. A destra della strada e del percorso pedonale, un ruscello scorre in un fossato. Drena l’acqua che emerge dalla roccia. Tubi e cavi corrono lungo le pareti del tunnel. Vecchi ganci arrugginiti sono conficcati nella roccia. Il soffitto non è intonacato. Griglie arrugginite imbullonate al soffitto impediscono alle pietre di cadere. Tuttavia, il casco rimane in testa per tutto il tempo

Durante la camminata sempre più profonda nel tunnel, Florian Amann, uno dei quattro responsabili del progetto, si ferma improvvisamente. Indica una crepa poco visibile nella roccia e ci passa sopra il dito. Sulla punta del dito si raccoglie del fango grigio chiaro: sgorbia, così l’esperto chiama questo materiale. Esso mostra ai ricercatori che qui si sono verificati terremoti in passato. Due masse di roccia hanno sfregato l’una contro l’altra come due macine, producendo questa farina di roccia, che è diventata scivolosa a causa dell’ingresso dell’acqua. "Questo materiale ci mostra in modo affidabile che una zona di faglia attraversa il massiccio montuoso", spiega Amann. È proprio una zona di faglia che i geologi stavano cercando nel tunnel. "Questa zona di contatto può sembrare poco spettacolare, ma per noi vale oro", sottolinea Amann. I ricercatori vogliono ora "solleticare" un po’ questa zona di faglia per innescare piccoli terremoti. In questo modo, vogliono studiare i processi meccanici e capire come si innescano i terremoti. I risultati dovrebbero aiutare a migliorare la previsione dei terremoti. Dopo tutto, non è ancora possibile prevedere esattamente quando e dove si verificheranno i terremoti

"I terremoti sono uno dei pericoli naturali più significativi e uno dei rischi globali più gravi e, nonostante gli intensi sforzi di ricerca degli ultimi decenni, le nostre conoscenze sono ancora insufficienti", afferma Stefan Wiemer, direttore del Servizio sismologico svizzero del Politecnico di Zurigo e uno dei quattro responsabili del progetto FEAR. I ricercatori vogliono ora cambiare questa situazione nel sottosuolo. Il tunnel Bedretto è ideale per questo esperimento: la galleria è stata fatta esplodere negli anni ’70 per la costruzione del tunnel ferroviario della Furka. È lunga cinque chilometri e collega la Valle Bedretto sotto il Pizzo Rotondo con la galleria ferroviaria. Dopo il completamento del tunnel ferroviario, la galleria del Bedretto cadde nell’oblio

Nel 2016, quando i ricercatori stavano cercando un luogo adatto per un laboratorio in roccia, il professore emerito del Politecnico Simon Löw si è ricordato della galleria laterale. Wiemer e i suoi colleghi l’hanno ispezionata e sono rimasti entusiasti. Doveva essere qualcosa di simile. "La galleria di Bedretto non era stata sviluppata e nessuno l’aveva usata", dice Amann. Avevano anche esaminato gallerie in miniere attive, ma non era possibile svolgere un lavoro scientifico lì "perché l’attività mineraria commerciale è l’obiettivo principale", aggiunge. "Qui possiamo condurre una ricerca senza restrizioni"

Strumenti di misura altamente sensibili

Il gruppo di visitatori si imbatte in un incrocio. È illuminato a giorno; un rombo e un boato costante riempiono l’aria. l’aria fresca entra nella caverna attraverso il tubo di ventilazione giallo sul soffitto. È piacevolmente calda, più calda dell’esterno. "Il lavoro di perforazione ha prodotto molto calore", spiega Wiemer, "ecco perché al momento è così accogliente qui" I ricercatori hanno fatto scavare il tunnel laterale nella roccia solo pochi mesi fa. Da qui attiveranno la zona di frattura. Per non perdere nulla e non lasciare nulla al caso, i geoscienziati hanno anche scavato decine di pozzi nella roccia, per un totale di 3,6 chilometri. E hanno equipaggiato i pozzi con vari strumenti di misura e sensori altamente sensibili

La maggior parte delle trivellazioni serve a monitorare i processi nella roccia, mentre altre vengono utilizzate per iniettare l’acqua necessaria a innescare i terremoti. I sismometri installati nel BedrettoLab, ad esempio, sono in grado di rilevare scosse di magnitudo meno 5. L’energia sprigionata è appena sufficiente a far sì che i terremoti si verifichino. L’energia rilasciata è appena sufficiente a spostare le masse rocciose di qualche micrometro l’una rispetto all’altra. "Non c’è nessun altro posto al mondo che abbia una tale rete di misurazione direttamente su una zona di faglia", dice Wiemer, non senza orgoglio. Sebbene esista una rete mondiale di misurazione dei terremoti, la maggior parte dei sensori e degli strumenti di misurazione sono posizionati in superficie e quindi lontani dai luoghi in cui si verificano effettivamente i terremoti

Rocce in movimento

I ricercatori vogliono ora raccogliere i frutti di diversi anni di lavoro preparatorio. Nel marzo 2026, vogliono innescare piccole scosse di magnitudo molto bassa lungo la zona di faglia e analizzare in dettaglio ciò che accade prima, durante e dopo il terremoto sulla faglia. Gli scienziati cercheranno poi i segni che indicano l’imminente terremoto. A tal fine, i ricercatori utilizzeranno dei pozzi per iniettare centinaia di metri cubi di acqua ad alta pressione nella zona di contatto tra le due masse rocciose, fino a quando queste inizieranno a muoversi bruscamente, proprio come due placche tettoniche su larga scala

L’energia rilasciata corrisponde a quella di un terremoto di magnitudo 1, sufficiente a spostare i due corpi rocciosi di appena un millimetro. "La magnitudo di questi terremoti generati artificialmente dovrebbe essere così piccola che nessuno al di fuori del BedrettoLab sente nulla", sottolinea Wiemer

Generare e analizzare montagne di dati

Tutti gli strumenti, come sismometri e geofoni, che i ricercatori hanno affondato nella roccia negli ultimi mesi e anni, registreranno milioni di punti di misura in frazioni di secondo. Grazie ai mini-terremoti innescati artificialmente e ai numerosi sensori nella e sulla roccia, i ricercatori saranno in grado di registrare ogni dettaglio del sisma e di seguirlo in tempo reale. La montagna di dati che una sola misurazione genererà è quindi di diversi terabyte

L’esperimento viene monitorato continuamente: i dati vengono trasmessi in tempo reale al Politecnico di Zurigo. Lì gli sperimentatori possono regolare la pressione dell’acqua in qualsiasi momento, in modo che la situazione non vada fuori controllo, oppure aumentare la pressione in modo che le masse rocciose inizino a muoversi. Tuttavia, Amann esclude piuttosto la possibilità che si verifichi un forte terremoto incontrollabile. "Saremo fortunati se riusciremo a mettere in movimento le masse rocciose. sopra il nostro sito sperimentale ci sono più di 1000 metri di roccia compatta con un peso stimato di 35 milioni di tonnellate", sottolinea

Ma i risultati di questo esperimento possono essere applicati anche ai grandi terremoti? Terremoti in cui le placche tettoniche si spostano di diversi metri l’una contro l’altra per centinaia di chilometri, come il terremoto in Myanmar della primavera del 2025, che ha raggiunto una magnitudo di 7,7? "Questo è uno degli obiettivi che stiamo perseguendo: Le conoscenze acquisite nel BedrettoLab dovrebbero essere trasferibili a sistemi su scala più ampia", sottolinea Wiemer. "La fisica è la stessa, che si tratti di un mini terremoto di magnitudo 1 o di una scossa gigantesca di magnitudo 7"

Ritorno alla luce del giorno

È giunto il momento per il gruppo di visitatori di lasciare il tunnel, mentre i ricercatori rimangono con i loro dispositivi di misurazione e le loro attrezzature. I visitatori si incamminano lungo il percorso rettilineo di 2,5 chilometri per tornare alla luce del giorno

Fuori piove. Le nuvole coprono le cime intorno alla Val Bedretto. Nonostante il maltempo, si è felici di vedere il cielo grigio invece del soffitto grigio della galleria e di respirare l’aria fresca di montagna. Qui fuori e nella valle, la gente non sentirà nulla se i ricercatori scateneranno dei mini-terremoti all’interno della montagna. Ma forse, una volta che i ricercatori avranno raccolto e analizzato le montagne di dati, questi mini-terremoti porteranno a una migliore previsione dei terremoti e avvertiranno per tempo gli abitanti della valle di una scossa reale e percepibile in futuro