ANOMALIE NELL'EMISSIONE DEL RADON E FENOMENI EM PRE-SISMICI: UNO STUDIO GIAPPONESE

L’osservazione di emissioni anomale di radon è stata rilevata ormai in moltissime occasioni prima di sismi di forte intensità. Essa è stata collegata da un certo numero di scienziati ai fenomeni EM che precedono i sismi, ad esempio alle intense fluttuazioni del campo elettrico atmosferico e ad alcuni disturbi ionosferici. Sono ormai trent’anni che se ne discute il potenziale come precursore sismico.

Al riguardo un gruppo di sette scienziati giapponesi capeggiati da Y. Omori, del Dipartimento di Scienze geoambientali della Tohoku University di Sendai (gli altri sei Autori, ossia Y. Yasuoka, H. Nagahama, Y. Kawada, T. Ishikawa, S. Tokonami ed M. Shinogi provengono da altre istituzioni universitarie o dall’Istituto nazionale di scienze radiologiche di Chiba) ha pubblicato il mese scorso un saggio di notevole importanza nella rivista Natural Hazards and Earth System Sciences e più esattamente alle pp. 629-635 del n. 5 del vol. 7 dell’anno 2007.

Si tratta di “Anomalous radon emanation linked to preseismic electromagnetic phenomena”. Potete scaricarlo all’url:

http://www.nat-hazards-earth-syst-sci.net/7/629/2007/nhess-7-629-2007.pdf

In questo lavoro gli Autori analizzano la concentrazione del radon atmosferico e stimano i cambiamenti che le condizioni elettriche dell’atmosfera subiscono quando si verificano anomalie nella concentrazione del radon in situazioni pre-sismiche.

Gli scienziati sostengono che l’incremento del radon obbedisce ai processi evolutivi dei danni crostali, seguendo una crescita esponenziale che prosegue sino al momento del terremoto.

Ancora più rilevante il fatto che l’emanazione di radon provochi la diminuzione del campo elettrico atmosferico sino al 40% e che ne influenzi l’intensità massima sino a 104 - 105V/m, in modo tale da innescare disturbi ionosferici almeno in potenza in grado di contribuire a diversi tipi di fenomeni.

In conclusione, secondo gli Autori i cambiamenti osservati rientrano nei valori necessari per spiegare i fenomeni EM associati a terremoti di forte intensità.

EARTHQUAKE LIGHTS (EQL) E PRECURSORI SISMICI: DIBATTITO SUL MODELLO DI F. FREUND

Friedemann T. Freund è un geofisisco americano che lavora al Dipartimento di fisica della San Jose State University della California e presso il Laborario di geodinamica planetaria del NASA Goddard Space Flight Center.

Si occupa di precursori sismici e di EQL da almeno vent'anni, ma a partire dal 2005, quando insieme alla sismologa canadese France St-Laurent ha presentato una relazione al "4th International Workshop on Seismo Electromagnetics" (IWSE) svoltosi in Giappone, ha assunto un ruolo di primo piano in quest'ambito grazie ad un modello elaborato insieme ad altri studiosi operanti in istituzioni di ricerca di varie parti del mondo.

Quello di Freund è un modello geochimico secondo il quale nelle rocce ignee sottoposte all'accumularsi di tensioni prima della liberazione energetica dei sismi un flusso di correnti elettriche sarebbe indotto dai complessi meccanismi delle lacune elettroniche positive presenti in quel genere di rocce.

Un contributo suo e di altri suoi colleghi sui segnali elettromagnetici pre-sismici nelle gamme ULF, VLF ed ELF inquadrati in quel modello (titolo: "On the Role of P-Hole Charge Carriers in the Generation of Pre-Earthquake Signals") è apparso - insieme agli abstract di altri tre lavori sui precursori e sull'interpretazione delle EQL usciti nel 2006 su Physics and Chemistry of the Earth - nei Proceedings dell'International Project Hessdalen Workshop pubblicati due mesi fa sotto l'egida del Comitato Italiano per il Progetto Hessdalen.

Sul sito dell'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) americano sono disponibili contributi di diversi Autori circa il modello per le EQL e i precursori di Freund ed associati. Gli articoli si trovano nella versione telematica di IEEE Spectrum, la rivista dell'organismo in discorso.

Sul numero del dicembre 2005 Freund aveva pubblicato insieme a Tom Bleier "Earthquake Alarm", un articolo che sintetizzava le sue teorie. E' recuperabile (sono quattro pagine) a cominciare dall'url:

http://www.spectrum.ieee.org/dec05/2367

Tom Bleier, co-autore, è il presidente della QuakeFinder, una società californiana che si dedica allo sviluppo di tecnologie previsionali per gli eventi sismici:

http://www.quakefinder.com/

Nel numero di aprile 2006 sono giunte delle reazioni scettiche ad opera di tre colleghi di Freund. Robert J. Geller, Alex I. Braginski e Wallace H. Campbell hanno infatti inviato alla rubrica "Forum" dell'IEEE Spectrum una lettera poi pubblicata sotto il titolo "Noise, not Signals", seguita dalla risposta di Freund e di Bleier. Potete trovare tutto all'url:

http://www.spectrum.ieee.org/apr06/3216

A dire il vero, della lettera dei tre scienziati critici esiste anche una versione più breve ("Earthquake Precursors of Background Noise?"), stavolta accompagnata da una risposta del solo Bleier ("With Respect to Earthquakes"). Questi due interventi si trovano qui:

http://www.spectrum.ieee.org/apr06/3275

Geller è un sismologo americano che lavora all'Università di Tokyo. Interessato al problema dello sviluppo di strumenti previsionali per i sismi è tuttavia fra coloro che dubitano degli stessi fondamenti concettuali della ricerca di essi. Braginski si occupa dello sviluppo e delle applicazioni del magnetometro SQUID, mentre Campbell studia il magnetismo terrestre.

Bleier nella sua replica alle critiche sottlinea che sebbene lo studio dei rapporti fra attività sismica ed emissioni EM sia ancora in una fase infantile, molti dati al riguardo sono stati raccolti dal microsatellite Demeter lanciato il 29 giugno 2004 ad opera del CNES francese. Le sue strumentazioni hanno registrato più di tremila segnali EM associabili a sismi M>5 secondo costanti statistiche significative. Anomalie IR sono state rilevate in 10-20 casi e comparate con il rumore di fondo al fine di identificare le supposte vere anomalie dovute ai sismi.

Su Demeter potete consultare:

http://smsc.cnes.fr/DEMETER/

Infine, su IEEE Spectrum del febbraio 2007 si trova un altro interessante articolo di Alberto Enriquez, ("Early Warning For Earthquakes. Teasing out the physics behind radio anomalies") che fa il punto sulla controversia. Stavolta potete puntare su:

http://www.spectrum.ieee.org/feb07/4886

Enriquez, che era già intervenuto sulle EQL con un breve pezzo in New Scientist n. 1402 del 5 luglio 2003, spiega che l'intervento che F. Freund ha tenuto nel dicembre 2006 al meeting dell'American Geophysical Union svoltosi a San Francisco ha suscitato notevoli consensi. In particolare Nervin Bryant, che è un analista dei satelliti del Jet Propulsion Laboratory ha dichiarato che a suo avviso nella comunità scientifica nessuno come Freund era riuscito finora ad avvicinarsi di più ad una spiegazione razionale della comparsa e della scomparsa rapidissime delle anomalie IR rilevate via satellite.

Bodo P. Reinisch è a capo del team che per conto della NASA si sta occupando del Radio Plasma Imager (RPI), uno speciale radar il cui scopo fondamentale è quello di studiare la magnetosfera terrestre utilizzando le procedure di imaging nella gamma delle RF. Ebbene, Reinisch ha lodato la presentazione di Freund criticando invece in modo netto le teorie che cercano di render conto in modo convenzionale delle perturbazioni ionosferiche legate ai sismi.

Proseguono però anche le critiche a Freund. Nel suo pezzo Enriquez ha citato da ultimo il geofisico Stephen Park, dell'Università della California di Riverside secondo cui la significatività delle anomalie IR rilevate sarebbe solo presunta, perché trascurerebbe gli effetti dovuti alle condizioni meteo e ad alla presenza delle masse oceaniche. Inoltre, Park ha riferito di non aver avuto alcun successo nel tentativo di rilevare variazioni di resistenza nelle rocce della celebre faglia di San Andrea.

7-12 LUGLIO 2008: ISBL-08 ED ISUP-08 A KALININGRAD (RUSSIA)

Nato nel 1988, l’International Symposium on Ball Lightning, in sigla ISBL, si è subito affermato come il “luogo” in cui scienziati di varie discipline presentano gli ultimi sviluppi della ricerca sui fulmini globulari (BL). Il simposio testimonia lo straordinario sviluppo dell’interesse per questo genere di fenomeni. Il numero di pubblicazioni scientifiche le cui keywords contengono la frase ball lightning mostra da vent’anni a questa parte una ricorrenza assai superiore rispetto al passato.

Da tempi più recenti, in parallelo con gli ISBL, che hanno cadenza solitamente biennale, si tiene anche l’International Symposium on Unconventional Plasmas (ISUP), che ha portato l’attenzione su processi fisici, modelli ed osservazioni di fenomeni potenzialmente ancora più “esotici” rispetto a quelli già presi in considerazione.

E’ stato annunciato che il prossimo ISBL/ISUP si terrà nell’ambito della conferenza internazionale Atmosphere, Ionosphere, Safety (AIS-2008), che avrà luogo a Kaliningrad, città russa sul Baltico, dal 7 al 12 luglio del 2008.

Informazioni preliminari al riguardo all’url:

http://www.geoscan.org/ais2008/

La conferenza si tiene sotto l’egida dell’Università statale Immanuel Kant, dell’Università statale di San Pietroburgo, di vari organismi dell’Accademia delle Scienze russa (Istituto Semenov di fisica-chimica, Istituto Pushkov per il magnetismo terrestre, la ionosfera e la propagazione delle radioonde, Istituto Obukhov di fisica atmosferica, Istituto per i problemi dell’energia della fisica-chimica), nonché dell’Istituto Karpov di fisica-chimica, dell’Università statale Lomonosov di Mosca e dell’agenzia “Geoscan” dell’Università di Mosca per il monitoraggio dei disastri naturali, della terra e di quelle generate dalle tecnologie.

AIS-2008 avrà per tema generale l’analisi della risposta del sistema atmosferico-ionosferico ai processi naturali ed a quelli antropogenici, delle cause e degli effetti di fenomeni geofisici fra loro differenti e la stima dei suoi effetti sui sistemi tecnologici e su quelli antropici.

La conferenza sarà divisa in sezioni. La sezione P riguarderà i fenomeni elettromagnetici ed ottici dell’atmosfera, compresi gli oggetti di plasma a vita lunga.

E’ in questa sezione che si terranno ISBL-08 (il decimo della serie) ed ISUP-08 (il terzo).

I due simposi saranno presieduti dal fisico Vladimir L. Bychkov, che non solo si occupa di fulmini globulari da molti anni ed è titolare di numerose pubblicazioni al riguardo, ma s’interessa anche di vari tipi di Fenomeni luminosi transitori in atmosfera. Un suo saggio, cofirmato insieme ad S. E. Bobkov ed a S. A. Stadnik ed intitolato On one type of luminous object of Hessdalen, agli inizi inserito nei Proceedings dell’ISBL che si tenne nel 1997 in Giappone, è stato ristampato per gentile concessione nei Proceedings dell’International Project Hessdalen Workshop organizzato dal CIPH nel 2006.

L’anno prossimo sarà valutato il possibile rapporto tra i processi generativi dei BL e dei fulmini lineari ed alcuni tipi di disastri. Saranno poi discusse relazioni e problemi concernenti la modellazione teorica e sperimentale degli oggetti di plasma non convenzionali a vita lunga. Infine, si dovrebbe parlare della dinamica e delle interazioni fra nanoplasmi, plasmi di grandi dimensioni e formazioni a vita lunga con sostanze di vario genere – anche biologiche – presenti nell’atmosfera.

Il blog di CIPH-SOSO fornirà le informazioni su ISBL-08 ed ISUP-08 in modo tempestivo.

TLE (TRANSIENT LUMINOUS EVENTS): UN MODELLO TRIDIMENSIONALE PER "BLUE JETS" E "BLUE STARTERS"

Sul sito della Pennsylvania State University, presso la quale lavorano gli Autori, è disponibile all'url:

http://www.ee.psu.edu/faculty/pasko/Publications/pasko-george-jets.pdf

un articolo dei geofisici Victor P. Pasko e Jeremy J. George dal titolo Three-dimensional modeling of blue jets and blue starters, pubblicato in origine nel Journal of Geophysical Research, vol. 107, n. A12, 1458 dell'anno 2002 alle pp. da 12-1 a12-17.

Si tratta di uno "stato dell'arte" della ricerca su alcuni TLE, in particolare sui blue jets e sui blue streamers ancor oggi di particolare interesse. Per una definizione fenomenologica di questi due tipi di TLE si rimanda al post pubblicato su questo blog giovedì 8 novembre 2007. Si riprende di seguito in larga misura l'abstract del lavoro.

Dopo aver, fra le altre cose, ricordato come sia stato per una serendipity che il 5 luglio 1989, durante il test di una telecamera a bassa luminosità condotta dall'Osservatorio O'Brien dell'Università del Minnesota, che fu catturata l'immagine di una scarica elettrica "insolita" da cui iniziò la ricerca che poi condusse alla scoperta dei blue jets e dei blue starters, Pasko e George presentano una proposta di modellazione tridimensionale di essi.

La teoria generale è che si tratti di scariche positive a corona che si espandono a partire dalle zone delle scariche guide di fulmini convenzionali quando siano presenti le condizioni in cui campi elettrici di grande estensione, localizzati nei pressi del tetto di nuvole temporalesche, eccedono l'intensità minima di campo necessaria per la propagazione nell'aria delle scariche positive.

Pasko e George hanno elaborato un particolare modello frattale tridimensionale che si basa su un approccio alla modellazione delle scariche a corona di tipo fenomenologico-probabilistico.

I risultati ottenuti indicano che i blue jets ed i blue starters possono formarsi quando in un tempo assai breve (1 s circa) si accumulano cariche temporalesche positive di quantità compresa fra 110 e 150 C circa, distribuite però in un volume di un raggio di circa 3 km vicino ad un tetto di nuvole situato a circa 15 km di quota.

Secondo gli Autori questo modello: 1) simula la propagazione dei canali delle scariche a corona che formano i due tipi di fenomeni come uno sviluppo tridimensionale di alberi frattali nel campo elettrico creati dalle cariche temporalesche; 2) rende conto in maniera coerente degli effetti di campo elettrico dovuti al propagarsi delle scariche.

Il modello darebbe risultati del tutto paragonabili per ciò che riguarda dimensioni trasversali, estensione in altezza e struttura conica dei due fenomeni considerati. I blue starters sarebbero nient'altro che una manifestazione iniziale dei blue jets.

Questo modello è supportato sia da osservazioni spettroscopiche relative alle emissioni nella lunghezza d'onda di 427,8 nm (che è la prima riga negativa dell'N2+) per quanto concerne i blue starters, sia da esperimenti fatti in laboratorio a basse pressioni sulle scariche a corona in aria utilizzando spettrometri ad emissione. Il modello, infine, è risultato accordarsi in modo eccellente con le scoperte allora appena fatte sulla struttura a corona dei blue jets.