Forze di Taglio Innescano la Nucleazione delle Bolle Magmatiche, Superando il Solo Calo di Pressione

Per decenni, il paradigma scientifico dominante in vulcanologia ha attribuito la formazione delle bolle gassose che precedono le eruzioni vulcaniche esclusivamente alla diminuzione di pressione subita dal magma durante la risalita. Questa interpretazione tradizionale, incentrata sul processo di decompressione, ha costituito la base per gran parte della modellistica eruttiva.

Tuttavia, una ricerca fondamentale pubblicata nel 2025 da un consorzio internazionale di scienziati, che include specialisti dell'ETH Zurich, ha introdotto una prospettiva più complessa sulla dinamica della vescicolazione magmatica. I risultati indicano che il movimento e la deformazione del magma saturo di gas possono indurre la nucleazione delle bolle anche in assenza di significative variazioni ambientali di pressione. Lo studio ha posto un accento critico sull'influenza delle forze di taglio, una componente meccanica onnipresente negli ambienti vulcanici attivi.

Le forze di taglio si generano a causa del movimento differenziale del magma all'interno dei condotti vulcanici, intensificandosi in prossimità delle pareti dove l'attrito è massimo. Questa scoperta è stata corroborata da esperimenti condotti su un sistema analogo, utilizzando un polimero fuso saturo di anidride carbonica (CO2) e mantenuto sotto pressione. Gli scienziati hanno osservato la comparsa spontanea di bolle in aree caratterizzate da elevato stress meccanico quando veniva applicata una sollecitazione di taglio controllata. Questo nuovo meccanismo è stato denominato nucleazione indotta da taglio, e si aggiunge al processo di decompressione già noto.

La ricerca, che ha visto il contributo di Olivier Roche e Olivier Bachmann dell'ETH Zurich, sottolinea che la sollecitazione critica di taglio necessaria per avviare la nucleazione diminuisce all'aumentare della concentrazione di gas disciolto nel magma. Questo dato è cruciale, poiché implica che magmi altamente viscosi e ricchi di volatili, spesso associati a eruzioni effusive, potrebbero iniziare il loro processo di degassamento prima di quanto precedentemente stimato. L'introduzione di questo meccanismo di nucleazione precoce suggerisce che il rilascio progressivo di gas può ammorbidire il comportamento eruttivo, riducendo la pressione interna prima che il magma raggiunga le zone di decompressione critica.

Le implicazioni di questa scoperta si estendono alla revisione delle stime geologiche; le precedenti valutazioni dei tassi di risalita del magma, basate sulla tessitura delle bolle, potrebbero risultare sovrastimate qualora la nucleazione indotta da taglio sia stata un fattore significativo. La necessità di aggiornare i modelli di previsione del rischio vulcanico per includere l'effetto delle forze di taglio nei condotti è ora imperativa per una valutazione più accurata dei pericoli. La comprensione della nucleazione, fondamentale per il controllo dello stile eruttivo, è ora arricchita da questa nuova variabile meccanica, spostando l'attenzione oltre la sola pressione litostatica.