Nel numero 20 del vol. 88 del 15 maggio 2007, pp. 217-218, la rivista EOS dell’American Geophysical Union ha pubblicato "Natural Radioactivity, Earthquakes and the Ionosphere", un articolo del geosisico russo Sergey Alexander Pulinets, che peraltro nel 2004 aveva già dato alle stampe per le edizioni Springer il volume "Ionospheric precursors of earthquakes" insieme a Kirill A. Boyarchuk.
L’Autore ricorda che la ionizzazione dell’aria prodotta dalla radioattività naturale del terreno soprattutto a causa del radon che emana dalla crosta terreste è la fonte principale per la presenza di ioni nello strato limite planetario (PBL).
Questi ioni sono responsabili della conducibilità dell’aria - in condizioni di tempo sereno - nelle correnti elettriche verticali del circuito elettrico globale (GEC).
Il GEC è un sistema di correnti elettriche stazionarie che si producono fra il suolo e la ionosfera, indotte dall'attività temporalesca globale.
Questa attività può essere considerata come un generatore elettrico della differenza di potenziale tra suolo e ionosfera (200-600 kV) in cui la corrente di ritorno verso il basso chiude il circuito nelle zone di tempo sereno.
Il limite superiore di altezza di questo circuito è di 60 km.
Più in alto, infatti, sono i raggi cosmici e la radiazione solare a contribuire alla ionizzazione dell'aria.
I processi che si verificano nello strato limite planetario sono di grande rilievo per l’elettrodinamica atmosfera-ionosfera perché più del 70% della resistenza della colonna d’aria dell’atmosfera dipende proprio dal PBL.
E' risaputo che l’inquinamento atmosferico ed ulteriori alte concentrazioni di aerosol (tempeste di polvere, eruzioni vulcaniche, nebbia, ecc.) possono aumentare la resistenza elettrica della colonna d’aria sino a parecchie volte.
Un tentativo di misurare gli effetti di questi eventi nella ionosfera era già stato descritto da S.A. Pulinets & Altri nel 2000.
Le aree sismiche attive erano state considerate come una delle possibili fonti di certe variazioni ionosferiche anomale e l’emissione di radon ne era stata identificata come la fonte principale.
In questo articolo S.A. Pulinets intende dimostrare come le irregolarità locali di grande portata nella conducibilità dell'aria prodotta dalla radioattività naturale possono produrre nella ionosfera irregolarità attraverso accoppiamento, nel più vasto quadro del modello GEC.
L'Autore fa notare come ormai siano centinaia le pubblicazioni che fanno riferimento all’aumento della concentrazione di radon in vicinanza di faglie tettoniche attive già alcune settimane prima di forti eventi sismici.
La ionizzazione dello strato atmosferico più vicino al suolo, prodotta dal radon, ha due conseguenze principali: 1) dopo una serie di reazioni chimiche gli ioni che si sono formati diventano il centro di condensazioni d’acqua; 2) a causa della presenza di così tanti centri di condensazione, il potenziale chimico dei grappoli di ioni formatisi si modifica. Conseguenza dei due effetti è che le anomalie termiche possono essere utilizzate quali indicatori dell’accresciuta emanazione di radon.
Grazie ai dati satellitari, secondo l’Autore, è chiaro perché non si sia riusciti ad utilizzare come precursori sismici le misurazioni del radon al suolo.
Il monitoraggio satellitare mostra le migrazioni spazio-temporali delle variazioni del radon.
La sua presenza non è legata per forza all’epicentro di un terremoto.
Per mezzo dei satelliti, invece, è possibile osservare anomalie in un’area assai più vasta, ossia nella cosiddetta area di preparazione del terremoto, che per i terremoti di magnitudo maggiore si estende per diverse centinaia di migliaia di km2.
Soprattutto si deve sottolineare che nei più recenti terremoti di grande intensità sono state registrate anomalie termiche prima delle scosse sismiche, a prova che la variazione del radon è davvero un precursore.
Il potenziale della ionosfera cresce sopra l’area di preparazione del terremoto e crea una differenza di potenziale orizzontale, mentre una zona ionosferica non disturbata si presenta al di fuori dell’area modificata.
Queste anomalie termiche hanno dimensioni di grande rilevanza e non possono essere confuse con altre dovute a cause differenti.
Un esempio di questo fenomeno, il cui meccanismo geofisico S.A. Pulinets dettaglia, è stato osservato, ad esempio, nel grande terremoto di Sumatra del 26 dicembre 2004.
Due giorni prima della scossa principale si sono notate anomalie registrate dalla rete di ricevitori GPS della zona.
Inoltre gli strumenti del satellite francese DEMETER hanno registrato i dati della distribuzione spaziale della concentrazione di ioni sei giorni prima dell'ulteriore terremoto di Sumatra del 28 marzo 2005.
I grafici presentati nell’articolo di S.A. Pulinets mostrano un aumento pronunciato dell'anomalia equatoriale ad est dell’epicentro del terremoto, con la cresta a sud dell’anomalia più pronunciata.
Le rilevazioni trasposte sotto forma di grafico mostrano bene le bolle di plasma nella cresta, ad ulteriore indicazione dell’anomalia equatoriale.
Al variare delle strutture geologiche varia anche la concentrazione locale del radon.
A volte la modificazione della concentrazione del radon non sarà sufficiente a creare modificazioni rilevanti e su vasta scala nella ionosfera.
Semmai, si osserveranno "scintillazioni" della resistenza della colonna d’aria e corrispondenti variazioni regionali si noteranno nella ionosfera.
Studi sulle correlazioni tra le registrazioni GPS hanno portato S.A. Pulinets a descrivere nel 2006 il fenomeno della crescita del coefficiente di correlazione della variabilità delle condizioni ionosferiche durante i periodi di disturbi magnetici intensi.
Però prima dei sismi il coefficiente di correlazione cala di colpo per un diametro di circa 700 km intorno agli epicentri.
Da qui la formulazione di uno speciale indice di variabilità ionosferica che dovrebbe essere sensibile alle variazioni pre-sismiche ma non a quelle causate dalle tempeste magnetiche.
S.A. Pulinets conclude che le tecnologie satellitari, la mappatura della ionosfera con l’uso di satelliti che impiegano topside sounder per la misurazione delle concentrazioni di ioni guardando "da sopra", i GPS per il contenuto totale di elettroni (TEC) e l’adozione di sensori remoti per le anomalie termiche hanno permesso di chiarire le caratteristiche morfologiche e statistiche dei precursori ionosferici.
Sempre più scienziati sono coinvolti in questi studi e paesi come la Cina, la Francia, l’Italia, il Messico, la Russia, l’Ucraina e gli Stati Uniti stanno lanciando satelliti destinati alla ricerca dei precursori sismici ionosferici.
L'Autore non esclude che presto queste tecniche di predizione dei terremoti possano diventare altrettanto diffuse degli attuali sismografi.
Pulinets, Sergey Alexander, "Natural Radioactivity, Earthquakes, and the Ionosphere",
EOS, Transactions American Geophysical Union, n. 20, col. 88, 15 maggio 2007, pp. 217-218 (disponibile in:
http://www.agu.org/pubs/crossref/2007/2007EO200001.shtml).
