Credito d'immagine: ESA
Quando un potente terremoto ha scosso il terreno in Alaska un anno fa, ha anche fatto tremare l'atmosfera terrestre. La ionosfera inizia a 75 km e arriva fino a 1.000 km di altitudine, e amplifica qualsiasi disturbo che si verifica sul terreno sottostante: un disturbo di un millimetro sul terreno potrebbe diventare un'oscillazione di 100 metri a 75 km di altitudine. Ciò offre agli scienziati un nuovo strumento per tracciare i terremoti in tutto il mondo.
Un violento terremoto che ha spezzato le autostrade in Alaska ha fatto tremare il cielo e la terra, ha confermato uno studio sostenuto dall'ESA.
Questo fatto potrebbe contribuire a migliorare le tecniche di rilevamento dei terremoti in aree prive di reti sismiche, compreso il fondo oceanico.
Un team dell'Institut de Physique du Globe de Paris e del California Institute of Technology ha utilizzato con successo la costellazione satellitare Global Positioning System (GPS) per mappare i disturbi nella ionosfera dopo il terremoto di magnitudo 7,9 dello scorso novembre a Denali, in Alaska.
Il loro articolo è stato pubblicato sulla rivista scientifica Geophysical Research Letters. La ricerca stessa è stata condotta a supporto del progetto pilota Space Weather Applications dell'ESA, finalizzato allo sviluppo di sistemi operativi di monitoraggio delle condizioni spaziali che possono influenzare la vita qui sulla Terra.
La ionosfera è una regione atmosferica piena di particelle cariche che ricopre la Terra tra un'altitudine di circa 75 a 1000 km. Ha una notevole capacità di interferire con le onde radio che si propagano attraverso di essa.
Nel caso particolare dei segnali di navigazione GPS, ricevuti sulla Terra da satelliti in orbita, fluttuazioni nella ionosfera? note come "scintillazioni ionosferiche" - hanno il potenziale di causare ritardi del segnale, errori di navigazione o, in casi estremi, diverse ore di blocco del servizio in determinate località.
Ma mentre tale interferenza può essere un inconveniente per i normali utenti GPS, rappresenta un vantaggio per gli scienziati. Misurando anche spostamenti su scala molto più ridotta del tempo di propagazione del segnale GPS - causati da variazioni della densità dell'elettrone locale mentre il segnale passa attraverso la ionosfera - i ricercatori hanno a portata di mano un mezzo per mappare le fluttuazioni ionosferiche in tempo quasi reale.
Il team francese e americano ha fatto uso di fitte reti di centinaia di ricevitori GPS fissi installati in tutta la California. Queste reti sono state originariamente istituite per misurare piccoli movimenti del suolo dovuti all'attività geologica, ma possono anche essere utilizzate per tracciare la struttura della ionosfera su tre dimensioni e in dettaglio.
Quindi, quando il terremoto di Denali si è verificato il 3 novembre 2002, il team ha avuto la possibilità di utilizzare questa tecnica per indagare su un'altra proprietà distintiva della ionosfera, la sua capacità di funzionare come un amplificatore naturale di onde sismiche che si muovono sulla superficie terrestre.
Esistono diversi tipi di onde sismiche che muovono il terreno durante un terremoto, la più grande scala e quella che fa la maggior parte del movimento è conosciuta come un'onda di Rayleigh. Questo tipo di onda rotola lungo il terreno su e giù e da un lato all'altro, allo stesso modo in cui un'onda rotola lungo l'oceano.
Precedenti ricerche hanno dimostrato che le onde d'urto di Rayleigh Waves hanno a loro volta creato disturbi su larga scala nella ionosfera. Uno spostamento da un millimetro picco a picco a livello del suolo può creare oscillazioni maggiori di 100 metri ad un'altitudine di 150 km.
Ciò che il team è stato in grado di fare dopo il sisma di Denali è stato rilevare un fronte d'onda distintivo che si muoveva attraverso la ionosfera. "L'uso della rete ci ha permesso di osservare la propagazione delle onde", ha spiegato la coautrice Vesna Ducic. "Potremmo anche separare il piccolo segnale del contenuto totale di elettroni dalle grandissime variazioni del contenuto totale di elettroni legate alla variazione giornaliera della ionosfera."
Il team ha osservato un segnale due o tre volte più grande del livello di rumore, arrivando da 660 a 670 secondi dopo l'arrivo di Rayleigh Waves sul terreno. E poiché circa sei satelliti GPS sono visibili ad ogni ricevitore terrestre sono stati in grado di calcolare l'altitudine di massima perturbazione? tra 290 e 300 km circa.
I segnali erano deboli e venivano campionati solo ogni 30 secondi, con una risoluzione massima di 50 km e una rumorosità complessiva elevata. Ma il segnale ionosferico osservato aveva uno schema chiaro coerente con i modelli di comportamento sismico. La speranza è che la tecnica possa essere migliorata in futuro e utilizzata per rilevare terremoti in aree senza rilevatori sismici, come l'oceano profondo o le isole vicine.
"Nel quadro di Galileo intendiamo sviluppare questa ricerca ,? disse Ducic. “Galileo raddoppierà il numero di satelliti e quindi consentirà mappe molto più precise della ionosfera. Possiamo anche prevedere che l'Europa svilupperà una fitta rete di stazioni Galileo / GPS che prenderà parte al monitoraggio di questi fenomeni.
"L'ESA, insieme al Ministero della ricerca francese e al CNES, ha già deciso di finanziare un progetto preoperativo chiamato SPECTRE - Servizio e prodotti per il contenuto elettronico ionosferico e l'indice di rifrazione troposferica sull'Europa dal GPS - dedicato alla mappatura ad alta risoluzione del ionosfera. Effettueremo la mappatura sopra l'Europa e la California.
"Queste indagini supporteranno il microsatellite DEMETER (Detection of Electro-Magnetic Emission Transced from Earthquake) dell'agenzia spaziale francese CNES, che sarà lanciato nel 2004 e dedicato alla rilevazione nella ionosfera di segnali sismici, vulcanici e artificiali. Queste attività dell'ESA saranno svolte nell'ambito del progetto pilota Space Weather Applications. "
Il progetto pilota Space Weather Applications è un'iniziativa dell'ESA che ha già iniziato a sviluppare una vasta gamma di servizi orientati all'applicazione basati sul monitoraggio meteorologico spaziale.
I servizi cofinanziati in fase di sviluppo - di cui questo progetto è uno - comprendono anche la previsione di interruzioni dei sistemi di alimentazione e di comunicazione e la fornitura di un allarme tempestivo agli operatori di veicoli spaziali sui pericoli presentati da un aumento delle attività meteorologiche solari e spaziali. La speranza è che un servizio di rilevamento sismico basato su misurazioni ionosferiche possa integrare in futuro le risorse esistenti in Europa e altrove.
Fonte originale: comunicato stampa ESA
