Scoperta del Cnr: come i nanoliti aumentano la viscosità del magma fino a 30 volte
Una nuova ricerca internazionale guidata dall’Istituto di scienza, tecnologia e sostenibilità per lo sviluppo dei materiali ceramici del Cnr (Issmc) svela un meccanismo cruciale che rende le eruzioni vulcaniche improvvisamente esplosive: la formazione rapidissima di nanocristalli, detti nanoliti, all’interno del magma. Lo studio, pubblicato sulla rivista Communications Earth & Environment, apre scenari inediti per la vulcanologia e per l’ingegneria dei materiali avanzati, come le vetroceramiche.
Perché alcune eruzioni sono così violente: il ruolo della viscosità
Le eruzioni esplosive, capaci di proiettare gas e ceneri a chilometri di altezza, rappresentano un pericolo geologico significativo. Alla base di questo fenomeno c’è la viscosità del magma: quanto più il magma è viscoso, tanto più tende a intrappolare i gas, generando una pressione interna che può culminare in un’esplosione.
La scoperta: nanocristalli che trasformano il magma in pochi secondi
Il team internazionale, guidato da Pedro Valdivia Muñoz del Bayerisches Geoinstitut (Germania) e coordinato da Danilo Di Genova del Cnr-Issmc, ha individuato un processo finora sconosciuto: la formazione istantanea di nanocristalli di ossido di ferro e titanio – più piccoli di un millesimo di capello – nel magma andesitico. Questi nanoliti possono aumentare la viscosità del magma fino a 30 volte, rendendolo altamente esplosivo.
Una trasformazione chimica su scala nanometrica
“Abbiamo osservato che questi nanoliti si formano in pochi secondi, ma ciò che sorprende è il loro impatto chimico,” spiega Valdivia Muñoz, primo autore dello studio. “Intorno ai cristalli si creano zone arricchite in silice e avvolte da gusci ricchi di alluminio. È proprio questa eterogeneità chimica su scala nanoscopica a far impennare la viscosità del magma”.
Non si tratta solo di un effetto fisico, ma di una riorganizzazione chimica profonda. “Non è solo l’ingombro dei cristalli o la riduzione del ferro nel magma liquido a contare,” aggiunge Di Genova. “È il cambiamento composizionale su scala nano che modifica radicalmente il comportamento reologico del magma”.
Implicazioni per la sicurezza vulcanica e per l’industria dei materiali
Lo studio ha importanti ricadute per la comprensione delle eruzioni andesitiche, come quelle del vulcano Sakurajima in Giappone. La formazione dei nanoliti potrebbe spiegare la frammentazione esplosiva del magma durante la risalita, influenzando anche la formazione di bolle di gas e la propagazione di fratture.
Oltre alla vulcanologia, la scoperta apre nuove prospettive per la progettazione di materiali vetroceramici ad alte prestazioni, dove la nanocristallizzazione controllata è una leva tecnologica chiave.
Una nuova frontiera tra geoscienze e materiali avanzati
Combinando esperimenti ad alta temperatura, imaging in tempo reale e modellazione della viscosità, questa ricerca offre un nuovo approccio alla previsione del rischio vulcanico. Dimostra che anche le più piccole variazioni chimiche e strutturali nel cuore del magma possono produrre effetti macroscopici devastanti. Una visione interdisciplinare che unisce scienze della Terra, chimica dei materiali e sicurezza ambientale.
