Dentro il vulcano di Vulcano: la tecnologia 3D che può salvare vite

Le viscere della Terra sono un luogo inaccessibile e misterioso, soprattutto quando si celano a chilometri di profondità sotto un vulcano in fase di risveglio. Eppure, oggi, grazie a una combinazione inedita di sismologia all’avanguardia e intelligenza artificiale, un gruppo internazionale guidato dall’Università di Ginevra e dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGVCollegamento esterno) è riuscito nell’impresa: creare la prima radiografia tridimensionale ad alta risoluzione dell’interno di Vulcano durante la sua fase di unrest iniziata nel 2021. 

Lo studioCollegamento esterno, pubblicato il 27 agosto 2025 sulla rivista Nature Communications con il titolo “Neural Network Nodal Ambient Noise Tomography of a transient plumbing system under unrest, Vulcano, Italy”, segna una svolta epocale nella comprensione dei meccanismi che governano i vulcani attivi. “Finora – racconta Douglas Sami Stumpp, dottorando presso l’Università di Ginevra e primo autore dello studio – la sismologia dei vulcani si è concentrata principalmente sui segnali sismici situati appena sotto i vulcani. Gli studi su larga scala hanno certamente permesso di delineare la loro struttura interna, ma pochissimi hanno esaminato in dettaglio ciò che accade realmente in profondità”. 

Con più di 1’500 vulcani attivi sul pianeta, di cui solo il 30% è ben conosciuto dagli scienziati, il nuovo metodo potrebbe diventare uno strumento fondamentale per migliorare la comprensione e la previsione dell’attività vulcanica globale.

Un laboratorio naturale in fermento

L’isola di Vulcano, gioiello dell’arcipelago delle Eolie, è rimasta in silenzio dal 1888-1890, ma dalla fine di settembre 2021 ha iniziato a dare segni inequivocabili di risveglio. Per la prima volta nella sua storia recente, il vulcanoCollegamento esterno ha generato eventi sismici VLP (Very Long Period), considerati i marcatori distintivi del flusso di magma e gas attraverso il sistema di alimentazione vulcanico. 

“È stata una questione di tempismo perfetto”, racconta Matteo Lupi, professore associato all’Università di Ginevra che ha orchestrato la ricerca. “Vulcano è entrato in una fase di unrest proprio quando noi avevamo da tempo l’idea di fare una radiografia di un sistema vulcanico che si sta per risvegliare. Eravamo in attesa dell’occasione giusta, e quando Vulcano ha iniziato a dare segnali di risveglio, abbiamo capito che era il momento ideale”. 

Dal punto di vista logistico, aggiunge Lupi, “Vulcano era perfetto: in soli due giorni siamo riusciti a organizzare tutto. Il vulcano di Vulcano è inoltre un sistema chiuso, come se ci fosse un ‘tappo’ in cima, il che lo rende particolarmente interessante per i nostri studi”. 

La rivoluzione della N3ANT

Per penetrare i segreti di questo sistema vulcanico in fermento, i ricercatori hanno messo a punto una tecnica innovativa chiamata N3ANT (Neural Network Nodal Ambient Noise Tomography). “Abbiamo utilizzato un dispositivo di tomografia sismica a rumore ambientale, assistito da una rete nodale. Per elaborare i dati abbiamo utilizzato le reti neurali, una tecnologia che ci permette di radiografare i vulcani”, spiega ancora Stumpp. 

Il cuore pulsante dell’operazione è stata la distribuzione strategica di 196 sensori sismici nodali di ultima generazione su Vulcano e sulla vicina isola di Lipari. Per un mese intero, questi sismometri hanno funzionato come orecchie elettroniche, registrando le vibrazioni naturali del terreno su un’ampia gamma di frequenze, catturando persino i segnali più impercettibili. 

L’elaborazione di questa mole impressionante di dati è stata affidata al supercomputer YggdrasilCollegamento esterno dell’Università di Ginevra. “La tecnologia tomografica è disponibile da circa vent’anni – sottolinea Lupi – ma il fatto di impiegare un numero così elevato di sensori e di elaborare i loro dati con l’intelligenza artificiale rappresenta una vera e propria rivoluzione”. 

Un’immagine senza precedenti

Il risultato finale è un modello 3D che svela la struttura interna del vulcano con una risoluzione spaziale fino a 1 chilometro sotto il livello del mare. “Si tratta di una svolta – afferma Lupi con entusiasmo – paragonabile al passaggio dagli ultrasuoni alla risonanza magnetica in medicina. Come ricercatori, il nostro obiettivo è spingere sempre un po’ più in là i metodi di indagine. È lo stesso progresso che abbiamo vissuto in medicina: siamo passati dalle radiografie a bassa risoluzione alla risonanza magnetica ad alta definizione. Con i vulcani stiamo compiendo lo stesso salto qualitativo: dalle immagini sfocate a immagini estremamente nitide”. 

Il modello tomografico ha identificato con precisione chirurgica le anomalie di velocità sismica e ha permesso di mappare la distribuzione dei fluidi magmatici nella parte superiore del sistema vulcanico. “Grazie a queste risonanze magnetiche dei vulcani – spiega Lupi – possiamo identificare le strutture fragili all’interno del sistema vulcanico e individuare le zone di frattura dove un’eruzione potrebbe verificarsi con maggiore probabilità”. Queste informazioni, aggiunge Lupi, “sono fondamentali per la Protezione Civile, che può sviluppare piani di evacuazione più mirati ed efficaci”. 

Quando erutterà Vulcano?

Alla domanda cruciale su quanto sia vicino all’eruzione il vulcano siciliano, Lupi risponde con la prudenza che contraddistingue la scienza: “Vulcano è costantemente monitorato, come tutti i vulcani attivi, e molti parametri vengono misurati in superficie. Vediamo che la geochimica dei fluidi sta cambiando, ma il problema è che non sappiamo mai da dove provengano esattamente queste variazioni. Una cosa è certa: Vulcano un giorno erutterà. Molto probabilmente nei prossimi 100 anni. Ma se mi chiede se accadrà tra due anni, le devo rispondere onestamente che non si può sapere con precisione”. 

Verso piani di evacuazione intelligenti

Sebbene questa tecnologia non permetta ancora di prevedere con precisione cronometrica quando avverrà la prossima eruzione, apre nuovi scenari per la gestione del rischio vulcanico. “Se potessimo elaborare in tempo reale i dati della tomografia sismica ambientale a rumore nodale, con l’aiuto di una rete neurale – chiarisce Stumpp – potremmo analizzare il comportamento di ogni zona del sistema vulcanico nel momento stesso in cui si verifica, e quindi progettare piani di evacuazione dinamici e adattabili”. 

Lupi guarda al futuro con ottimismo: “Sono convinto che la ricerca, tra 10 o al massimo 20 anni, riuscirà a decifrare quando un sistema vulcanico si attiva. Molte eruzioni possono già essere previste oggi, perché ogni vulcano ha la sua firma distintiva. Prendiamo l’Etna, per esempio: i ricercatori riescono a capire molto bene quando è prossimo all’eruzione perché i segnali sono ormai comprensibili. Hanno sviluppato modelli statistici molto robusti, dato che gli stessi dati si ripetono ogni volta prima di un’eruzione.” 

Un nuovo paradigma per la vulcanologia

La ricerca italo-svizzera rappresenta un autentico cambio di paradigma nella vulcanologia moderna. Il successo di questa tecnica su Vulcano spalanca le porte alla sua applicazione su altri sistemi vulcanici attivi nel mondo. “Abbiamo sviluppato un metodo che è utilizzabile ovunque”, conferma Lupi. In realtà, come confessa il professore ginevrino “il metodo era inizialmente pensato per promuovere studi nel campo della geotermia. La mia cattedra è stata infatti creata proprio per le prospezioni geotermiche. Ma le applicazioni vulcanologiche si sono rivelate straordinarie. Ora possiamo portare questa tecnologia su qualsiasi vulcano del mondo, aprendo nuove possibilità per la comprensione e il monitoraggio dell’attività vulcanica globale”. 

La strada verso vulcani meno imprevedibili è ormai tracciata: l’unione tra intelligenza artificiale e sismologia di precisione promette di trasformare questi vulcani da minacce imprevedibili a sistemi comprensibili e monitorabili in tempo reale.