I terremoti li studiamo anche dallo spazio

"Mi colpirono subito tre cose: il silenzio surreale, il buio pesto e l’odore dei calcinacci. Dove sono le case? Ci chiedemmo". È la notte fra il 6 ed il 7 maggio 1976, Dino Forasacco, vigile del fuoco in servizio al comando provinciale di Udine viene distaccato nel comune di Osoppo. Poche ore prima, una scossa di terremoto aveva colpito un centinaio di comuni delle province di Udine e di Pordenone. Una seconda colpirà di nuovo, coinvolgendo più o meno direttamente circa mezzo milione di persone. L' "Orcolat" - l’orco che nel folklore friulano scatena i terremoti - lasciò nel giro di due giorni 990 morti e 45.000 senzatetto, con la zona a nord di Udine e la valle del Tagliamento epicentri della catastrofe.

La mappa delle scosse che colpirono il Friuli nel 1976 (Wikimedia commons)

Ma ogni tragedia contiene in sé però anche il germe della rinascita. Sotto le macerie del Friuli nacque il modello omonimo, incentrato su una ricostruzione rapida, con forte partecipazione popolare. Ed è - anche - questo dramma a dare una spinta fondamentale per la formazione di un corpo apposito per contesti emergenziali, la Protezione Civile, che nascerà poi nel 1982.

Ciò che resta del borgo di Moggessa di qua (cr. Joadl Wikimedia commons)

Il terremoto del Friuli segna a tutti gli effetti, come fa notare il dottor Dario Slejko dell'istituto di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, anche un cambio di passo nell'approccio metodologico allo studio dei terremoti, quantomeno in Italia. Pochi anni prima, nel 1968, un altro sisma devastante aveva colpito il Belice, nella punta nord occidentale della Sicilia. Nonostante la grave entità del fatto, con 376 morti, un migliaio di feriti e quasi 90.000 sfollati, l'evento non fu analizzato in maniera altrettanto dettagliata, almeno dal punto di vista geologico e sismologico.

Il borgo abbandonato di Poggioreale, nel Belice (cr. V. Vizzini Wikimedia commons) 

A pochi mesi dal terremoto in Friuli, venne invece organizzato un convegno internazionale a Udine in materia di geologia, sismologia, geofisica e ingegneria sismica. Negli anni successivi, altri terremoti localizzati in Italia, a partire da quello in Irpinia (1980) fino a quello di Amatrice (2016), saranno oggetto di studi dettagliati sistematizzati in una serie di ricerche dettagliate.

Foto notturna fra le rovine di Amatrice (cr. terremotocentroitalia Wikimedia commons)

A cinquant'anni da questi fatti possiamo quindi chiederci quali progressi abbiano fatto la scienza e la tecnica in materia di sismologia e prevenzione dei danni da terremoti. In questo ambito sono principalmente due i filoni di ricerca. Da un lato l'attenzione dei sismologi è fondamentalmente diretta allo studio della pericolosità sismica e prevenzione dei terremoti tramite lo studio delle cause e dei loro precursori. Dall'altro l'ingegneria edile ha cercato via via soluzioni sempre più avanzate per costruire edifici in grado di sopportare sollecitazioni più impattanti.

Il radar su un satellite SAR (cr. Nasa Wikimedia commons)

Esempi dei progressi tecnici in campo sismologico sono la tecnologia SAR (Synthetic Aperture Radar, ed anche la sua variante basata sull'interferometria, la InSAR), il monitoraggio delle anomalie gravitazionali e il telerilevamento termico. In particolare, la tecnica SAR si basa sull'utilizzo di radar a bordo di satelliti che effettuano misure cadenzate ed estremamente accurate dei movimenti del suolo.

La preparazione dei satelliti GRACE (cr. Caltech Nasa Wikimedia commons) 

Dal confronto di queste misure, i ricercatori sono in grado di individuare anche lievi variazioni della morfologia della crosta terrestre, spesso concentrate lungo faglie attive. Variazioni significative su tempi scala brevi possono essere associate con imminenti fenomeni sismici. Invece, missioni satellitari come la coppia di satelliti GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) e la successiva GRACE Follow-On, fanno parte di un piano strategico per il monitoraggio di anomalie gravitazionali potenzialmente associate alla preparazione di eventi sismici.

La rimozione delle macerie nei primi giorni dopo il terremoto (cr. Ansa)

Le missioni GRACE (in orbita fra il 2002 ed il 2017) e GRACE Follow-On hanno misurato la gravità sfruttando la distanza fra i due satelliti: un accumulo di massa sulla superficie della Terra - ad esempio una montagna, una grande quantità di acqua, o un assestamento di materiale a seguito di un terremoto - causa un minimo cambio nella forza di gravità, che viene percepito dalla coppia di satelliti.

Quando il satellite più avanzato dei due sorvola la regione a gravità aumentata, accelera abbassandosi leggermente in risposta all'aumento di gravità locale, ed è poi seguito dal satellite compagno. Sfruttando la differenza di posizione relativa dei due satelliti ed assoluta rispetto alla Terra, è possibile letteralmente mappare il campo gravitazionale terrestre. Sebbene questo approccio sia ancora in fase sperimentale, offre una prospettiva innovativa per l’individuazione di cambiamenti nell'accumulo di massa nella crosta terrestre che potrebbero precedere l’occorrenza di terremoti.

Mappa della faglia di Sant'Andrea in California, una delle zone a maggior rischio sismico (cr. K. Barton Wikimedia commons)

Vari studi scientifici hanno anche riportato in precedenza di eventi sismici anomalie termiche concomitanti con i luoghi affetti dal terremoto, ovvero scostamenti significativi rispetto alle temperature locali medie della crosta terrestre. La misura di queste anomalie termiche da satellite, rappresenta un altro nuovo espediente integrativo rispetto alle tecniche esistenti di cui gli scienziati hanno cominciato ad avvalersi.

Le rovine della chiesa di Nives (cr. Zomptetipoo Wikimedia commons)

Anche l'intelligenza artificiale (IA) è al centro di un piano di ricerca sia per la previsione di terremoti che per lo sviluppo di tecniche costruttive antisismiche. Per esempio, dei ricercatori dell'Università del Texas, guidati dal dottor Yangkang Chen, hanno allenato delle reti neurali per identificare dei segnali nei sismogrammi precedenti dei terremoti effettivamente verificatisi. Dopo la fase di allenamento, l'IA è stata in grado di identificare il 70% degli eventi all'interno del periodo di test in Cina sud-occidentale, per un totale di 14 terremoti.

L'IA è anche riuscita, nella maggior parte dei casi, a prevedere la magnitudine degli eventi sismici. Sebbene serviranno ancora anni di sviluppo di questa tecnica, prima che l'attività di previsione possa essere completamente affidata all'IA, questo studio ne ha dimostrato - seppure su scala ridotta - la fattibilità. L'IA non è stata soltanto impiegata in ambito di prevenzione, ma anche per migliorare le tecniche costruttive. Recenti studi in materia hanno dimostrato, attraverso delle simulazioni, che l'IA è in grado di testare rapidamente molteplici soluzioni strutturali, ottimizzando la resistenza alle oscillazioni.

I ruderi della chiesa della Madonna del Giglio (Wikimedia commons)

Ulteriori misure preventive e valutazioni dell'integrità di strutture sottoposte a sollecitazioni sismiche vengono ottenute integrando sensori, i cui dati vengono analizzati in tempo reale con l'aiuto dell'IA. In questo modo è possibile monitorare efficacemente lo stato di edifici in zone a rischio sismico ed intervenire tempestivamente.

Così apparivano i paesi colpiti dal terremoto (immagine tratta da da RaiPlay)

Per concludere, se, da un lato, la strada per prevedere con precisione il risveglio di mostri come l'Orcolat è ancora lunga, l'eredità di tragedie come quella del Friuli continua a spingere la scienza e la tecnica in cerca di risposte e soluzioni. La speranza è che, in un futuro non troppo distante, la sinergia tra ricerca sismologica, tecnologie aerospaziali e intelligenza artificiale scioglierà la nostra paura atavica dei tremori del sottosuolo.