Dopo l’uscita sulla prestigiosa rivista “Le Stelle” nel numero di Giugno 2018, Rosario Catania, insieme a Salvo Caffo e Renato Romero, racconta a IlVulcanico.it come un’ idea amatoriale possa trovare margini di crescita e attrarre l’ambiente professionale, in particolar modo quello scientifico.
di Rosario Catania (con Salvo Caffo e Renato Romero)
Sulle pendici del vulcano più alto d’Europa sorge l’Etna Radio Observatory (ERO), una stazione per la ricezione dei segnali radio di origine naturale a bassissima frequenza, nata dall’iniziativa di alcuni ricercatori indipendenti.
Il team di ricerca è composto dai radioamatori Rosario Catania, Alessandro Longo e Renato Romero, che ne ricopre anche il ruolo di coordinatore; supervisionato dal vulcanologo Salvo Caffo, dirigente del Parco dell’ Etna, che ospita la stazione e supportato dagli informatici Salvo Spina, anch’egli staff del Parco e Luca Catania.
Nel 2013 ho pensato di utilizzare un’antenna costruita dal radioamatore Alessandro Longo, già titolata di un premio come migliore autocostruzione radioamatoriale, per realizzare un esperimento mai tentato prima, specialmente nel campo amatoriale, il cui obiettivo principale era si lo studio dei segnali emessi da sorgenti radio naturali, ma con un “orecchio” rivolto ad un potenziale protagonista, il monte Etna. Opportunità scaturita dal fatto che ERO ha trovato ospitalità nelle vicinanze del vulcano, all’interno della sede dell’ ente regionale Parco dell’ Etna. ERO ha dunque un orecchio sui segnali provenienti dallo spazio ed uno sempre vigile sull’attività del vulcano, che erutta ed allo stesso tempo esplode (in termine tecnico attività mista effusiva/esplosiva). Per tale motivo ERO rappresenta un’occasione di ricerca unica.
Realizzando una stazione così vicina all’Etna, il team intende analizzare tutte le possibili sorgenti radio che un vulcano attivo potrebbe emettere, rimanendo comunque nel campo di misura delle bassissime frequenze. L’osservatorio dunque, svolge una attività al confine tra le misure fisiche di monitoraggio ambientale e la radioastronomia, passando per la vulcanologia.
Come detto, il principale campo di ricerca di ERO, sono le onde radio a bassissima frequenza (Very Low Frequencies, VLF) che forniscono informazioni sugli eventi fisici che accadono sulla Terra, nella sua atmosfera e nella magnetosfera che la circonda. Quello delle basse frequenze è un tema che da sempre affascina i ricercatori, perché a frequenze basse corrispondono onde lunghissime, in grado di penetrare laddove le normali trasmissioni radio si fermano e per la stessa ragione si tratta di una regione di frequenze da tempo oggetto di studio in relazione agli eventi sismici. Infatti solo un segnale a bassissima frequenza che ha origine dalle rocce di faglie sotto pressione, nelle fasi che precedono un evento sismico, sarebbe in grado di giungere fino alla superficie attraversando km di crosta terrestre.
I segnali ricevuti a queste frequenze sono quindi definiti come “la voce della Terra”, una sorta di finestra sull’attività temporalesca globale del pianeta, sull’attività della magnetosfera che circonda la Terra, sugli effetti dell’attività solare che interagisce con la magnetosfera terrestre, e forse anche una possibile chiave di lettura di alcuni eventi geofisici come terremoti ed eruzioni.
La stazione di ERO è equipaggiata per ricevere, analizzare e registrare questi segnali radio-naturali, con un sensore principale chiamato tecnicamente “SEARC o INDUCTION COIL“, tradotto “Bobina di Ricerca”, affiancato da altri due dispositivi. Il primo è un sistema costituito da due antenne che funzionano come una specie di bussola: sono una coppia di loop ortogonali, come quelli montati sulle imbarcazioni per identificare la posizione dei radiofari e fare il punto nave, anche in eventuale assenza di segnale GPS. Il secondo è un geofono verticale, che altro non è che un microfono da terra, ma invece di catturare i suoni che viaggiano nell’aria come fa un microfono tradizionale, cattura i suoni e le vibrazioni che si propagano nel suolo. La vibrazione viene trasformata in un debole segnale elettrico che viene poi preamplificato, analizzato e registrato dalla postazione di monitoraggio.
Lavorando su frequenze di pochi Hz, il geofono è in grado di “sentire” i terremoti che avvengono nel raggio di oltre mille chilometri, ma è anche un’ orecchio sul vulcano, pronto a cogliere ogni minimo sussurro o tremore scatenato dall’Etna nel corso delle eruzioni (tecnicamente in questi casi si parla di parossismi). Dai dati registrati di eventi parossistici, si è infatti osservato, che quando il magma inizia a salire lungo i condotti eruttivi, ancor prima di vedere la superficie, può essere rilevato tramite il geofono della postazione, presentandosi come un rombo alla frequenza di qualche Hertz. Lo studio comparato di questi segnali di natura microfonica con i campi elettromagnetici rilevati dal SEARCH COIL non ha però fino ad ora rilevato correlazioni tra tremori vulcanici e campi magnetici a bassa frequenza. Ma gli eventi di una certa serietà fino ad ora monitorati sono stati pochi e negli anni si avrà modo di comprendere se campi magnetici ed eruzioni sono in qualche modo tra loro legati e se possono essere usati come allerta per un imminente fenomeno eruttivo. Per ora… sembrerebbe di no.
ERO fa parte di un network nazionale, insieme ad altre 5 stazioni, conosciuto col nome di VLF OpenLab Observatories, che utilizza un protocollo unificato e stabile nel tempo, condivide i dati in rete in tempo reale, ed è diventato un punto di riferimento anche per ricerche scientifiche importanti. OpenLab è l’unica struttura “non ufficiale” (cioè non gestita da un ente) che collabora direttamente con i ricercatori del LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory), fornendo i dati relativi alle ricezioni delle bassissime frequenza durante il verificarsi degli eventi gravitazionali. ERO e le altre 5 postazioni non sono in grado di rilevare le onde gravitazionali, ma sono capaci di ricevere il campo magnetico alla medesima frequenza, che rappresenta una delle condizioni di contorno dell’intera teoria sulle onde gravitazionali, e per tale motivo, dopo ogni evento gravitazionale fino ad oggi rilevato, LIGO ha richiesto i dati di ERO e della altre 5 postazioni, per essere integrati nel contesto dello studio.
Durante tutto l’anno 2015, ERO e le altre postazioni della rete sono state impegnate in un progetto di ricerca denominato Opera2015 (Osservatorio Permanente sulle Emissioni Radiosismiche), una campagna di misure unica nel suo genere che ha visto l’utilizzo della struttura di sensori dell’intera rete, alla ricerca di precursori radio sismici. Si è andati cioè alla ricerca di tracce radio a bassissima frequenza, concomitanti o addirittura precedenti i terremoti, sulla base degli oltre 15000 eventi rilevati nell’anno dall’INGV. Lo studio ha permesso l’elaborazione di uno strumento di calcolo denominato Indice Radiosismico (RI), che definisce praticamente la possibilità o meno di rilevare segnali radio prima di un terremoto in base a due parametri: la distanza dall’evento e l’intensità del sisma. I risultati della campagna sono stati in linea con quelli della maggior parte degli studi eseguiti fino ad oggi: ovvero la conferma di un’area molto ristretta intorno all’epicentro, in cui è possibile (con molta difficoltà) rilevare anomalie magnetiche associate. Questo spiega anche perché ad oggi, nonostante molti siano stati gli sforzi in questa direzione, un metodo di previsione dei terremoti basato sulle emissioni radio a bassissima frequenza sia purtroppo lontano dall’essere sviluppato.
Il futuro di ERO prevede il mantenimento in attività della struttura, con la raccolta sistematica h24 dei dati relativi all’attività elettromagnetica a bassa frequenza, e la loro condivisione con altri ricercatori, ma anche lo sviluppo di nuove tecniche di rilevamento dei segnali, a cui diversi ricercatori stanno da tempo lavorando. ERO dunque potrebbe presto arricchirsi di nuove finestre di osservazione.
GLI INDIRIZZI WEB PER APPROFONDIRE:
L’Osservatorio ERO:
http://www.etna-ero.it
I dati on line di ERO:
http://www.vlf.it/etna/etna_
Il portale VLF Openlab:
http://www.vlf.it
Il progetto OPERA:
http://www.vlf.it/opera_2015/
Il software di trattamento dei segnali:
http://www.qsl.net/dl4yhf/
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