di Chiara Calpini

 

La notte del sette settembre dello scorso anno, poco prima della mezzanotte, per le strade di Città del Messico si è diffuso all'improvviso un allarme acustico. Venti milioni di abitanti si sono risvegliati al grido di “Alerta sismica!”, una voce registrata diffusa dai megafoni piazzati vicino a edifici pubblici ma anche da radio e da app che li avvertivano dell'arrivo di un terremoto. Grazie all'allarme, i cittadini hanno avuto un intero e prezioso minuto per salvarsi sotto un tavolo o scappare per strada prima che uno dei più potenti terremoti degli ultimi anni, di magnitudo 8.2 e con epicentro in Chiapas, colpisse la zona. Nonostante la virulenza della scossa il numero delle vittime in città è rimasto contenuto. Nel 1991 il Messico è stato il primo paese del mondo a fornirsi di un sistema di allarme sismico (SASMEX) composto da un network di sismometri, gli apparecchi che tradizionalmente vengono utilizzati per misurare questo tipo di attività. 

Ben presto, un sistema di allarme così strategico e in grado di salvare vite umane in tutto il mondo potrebbe essere migliorato e replicato ovunque grazie a qualcosa che è già sotto i nostri piedi: la fibra ottica che viene normalmente utilizzata per trasmettere dati a velocità elevate (la cosiddetta banda ultralarga). Secondo un recente studio statunitense pubblicato sul Journal Geophysical Research Letters, glii stessi cavi che forniscono navigazione veloce e alta definizione nelle nostre case e nei nostri uffici sono particolarmente adatti al monitoraggio sismico. Negli ultimi anni Biondo Biondi, italiano di nascita e professore negli Stati Uniti di geofisica alla School of Earth, Energy & Environmental Sciences di Stanford, ha lavorato con il suo team per trasformare questo fitto network di cavi in un conveniente osservatorio costituito da miliardi di sensori in grado di monitorare, studiare e quindi preannunciare i terremoti.

Quando parliamo di sensibilità dei rilevatori di attività sismica, i sismometri sono senz'altro gli strumenti più precisi ma la loro copertura è scarsa, inoltre per questioni logistiche e di sicurezza l'installazione e il mantenimento, per esempio nelle aree urbane o al largo degli oceani, sono complicati e onerosi. Al contrario, le fibre ottiche corrono per migliaia di chilometri sul nostro pianeta e sono in grado di trasmettere un'enorme quantità di dati su qualsiasi tremore, brontolio o soffio che scuota la Terra. L'osservatorio sismico sperimentato da Biondi sarebbe relativamente a buon mercato: “Ogni metro di fibra ottica nel nostro network agisce come un sensore e costa meno di un dollaro per essere installato”, specifica Biondi. “Utilizzando i tradizionali sismometri non potremmo mai creare un network con questo tipo di copertura, di stabilità e di contenimento dei costi”.

Ma come funziona la sismologia a fibre ottiche? Sfrutta una tecnologia esistente chiamata Distributed Acoustic Sensing (DAS) in grado di monitorare il buon funzionamento degli oleodotti e dei pozzi nell'industria del gas e del petrolio attraverso i segnali che le fibre ottiche intercettano dalle vibrazioni nel terreno. La tecnologia DAS studia le alterazioni dei segnali di luce rifratti dalle fibre ottiche. Il segnale cambia quando le fibre cominciano ad allungarsi in qualche area, a causa delle vibrazioni o della pressione. In questo modo è possibile determinare magnitudo, direzione ed epicentro del sisma. Precedenti applicazioni di questa tecnologia, tuttavia, richiedevano che le fibre ottiche fossero dispendiosamente fissate a una superfice o inglobate nel cemento per aumentare al massimo il contatto con il terreno e ottenere la qualita migliore dei dati. Il professore Biondi, al contrario, è in grado di ricavare gli stessi dati anche dalle fibre ottiche che già esistono e, senza un particolare ancoraggio, scorrono nei tubi sotto i nostri piedi.

All'inizio lo scetticismo nell'ambiente scientifico era alto, ma i risultati dei test iniziali condotti sotto il cappello della collaborazione tra UC Berkley, Berkley National Lab e Stanford sono promettenti. Uno dei laboratori dove si conducono i test sperimentali è proprio sotto le fondamenta del campus universitario di Stanford: in un preesistente condotto ad anello lungo tre miglia (circa cinque chilometri), sono state posate le fibre ottiche. Da quando è stato aperto nel 2016, l'osservatorio ha registrato più di 800 eventi, dal più impercettibile al più evidente, dall'Italia a varie zone degli Stati Uniti, fino all'ultimo terremoto messicano il cui epicentro distava duemila chilometri. La sismologia a fibre ottiche si presta particolarmente a migliorare i sistemi di allerta perchè è in grado di individuare le onde P che, a differenza delle onde S, sono le prime ad arrivare al propagarsi di un terremoto. Potenzialmente i ricercatori sono riusciti a individuare tutti gli elementi necessari, ora si tratta di trovare la strada giusta per farli funzionare nel modo migliore.