GAIA, Tommasini: «Come studiare la storia eruttiva di un vulcano»

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È possibile studiare l’”anatomia” dei vulcani? Da oggi sì, grazie all’app GAIA (Geo Artificial Intelligence thermobArometry). Si tratta di un’applicazione  basata sull’Intelligenza Artificiale, sviluppata dai  ricercatori dell’Università di Firenze. Questo strumento di analisi è in grado di prevedere la profondità delle camere magmatiche, ossia i serbatoi di magma dei vulcani. 

Il lavoro, ci spiega il professor Simone Tommasini, docente di Petrologia e petrografia dell’Università degli studi Firenze specializzato in geochimica e geochimica isotopica, si è sviluppato per «cercare di capire come funziona un sistema vulcanico. Andando un po’ alla ricerca, nella letteratura scientifica, abbiamo riscontrato una carenza nelle stime sulle profondità dei serbatoi magmatici utilizzando quelli che vengono chiamati geobarometri minerale-liquido».

GAIA e la struttura dei vulcani

Per riuscire a eleborare stime più precise è iniziato il lavoro sulle IA che ha portato allo sviluppo di GAIA «per vedere se era possibile attraverso la composizione di un singolo minerale ricavare la profondità del serbatoio magmatico da cui questo minerale si è formato e poi è stato eruttato in superficie insieme alla lava e al magma». 

Partendo dai dati a disposizione sulla composizione chimica dei clinopirosseni, minerali che si ritrovano comunemente nelle rocce vulcaniche, GAIA è in grado di determinare pressione e temperatura (quindi anche la profondità) delle camere magmatiche da cui questi minerali si sono originati. «L’App consentirà di analizzare la storia eruttiva di un vulcano e vedere se esiste una correlazione tra la profondità di un serbatoio magmatico e l’intensità dell’eruzione, il cosiddetto Volcanic Explosivity Index».

Un percorso sviluppato in collaborazione col dipartimento di Fisica dell’Università di Firenze che da tempo lavora sulle IA applicate al contesto vulcanico. «Questo – prosegue Tommasini – è semplicemente il primo passo che abbiamo fatto. I risultati sono promettenti e ci proponiamo di proseguire e andare avanti nella ricerca». 

Un’app aperta a tutti: dove trovarla

Questo nuovo strumento di analisi è a disposizione della comunità scientifica per ogni ulteriore sviluppo. Un articolo dedicato a GAIA è pubblicato sulla rivista scientifica Earth and Planetary Science Letters. Inoltre, ricorda Tomassini, «tutti i ricercatori che vogliono approfondire, possono utilizzarla e vedere se conforta o meno le loro ipotesi sulle profondità dei serbatoi magmatici. Siamo disponibili a collaborare e confrontarci». L’applicazione è disponibile sulla piattaforma Streamlit.

È possibile prevedere le eruzioni vulcaniche con GAIA?

Purtroppo, sottolinea l’esperto di composizioni chimiche dei magmi, non è possibile tramite GAIA prevedere l’arrivo di un’eruzione vulcanica.  L’app «serve solo per determinare la profondità dei vari serbatoi magmatici. E quello che ci proponiamo di fare, che potrebbe essere interessante per un’eventuale prospettiva di previsione, è vedere se nei vari contesti vulcanici c’è stata una migrazione della profondità delle camere magmatiche nel tempo. Soprattutto, se esiste una correlazione tra eruzioni altamente esplosive e profondità delle camere magmatiche».

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Gli sviluppi futuri dell’applicazione

I ricercatori hanno applicato GAIA per studiare cinque vulcani attivi in Italia: Etna, Stromboli, Vesuvio, Vulcano e Campi Flegrei. Partendo dalla composizione dei singoli clinopirosseni hanno ricostruito le caratteristiche dei serbatoi magmatici presenti al di sotto di ciascun vulcano durante la sua intera storia eruttiva.

Il futuro della ricerca, spiega Tommasini, «è sviluppare un’app per un singolo vulcano per cercare di migliorare la precisione della stima della profondità della camera magmatica». Inoltre, conclude il ricercatore, «non solo con l’app, ma coadiuvata da altri parametri geofisici e geochimici, prevedere se c’è una relazione tra quello che è successo nel passato e quello che potrebbe succedere nel futuro».

Inoltre, aggiungono Duccio Fanelli e Luca Bindi, rispettivamente docenti di Fisica della materia e di Mineralogia dell’Università di Firenze, «i test effettuati sui vulcani confermano la capacità predittiva della rete neurale sugli episodi del passato e ci auguriamo che l’app, di libero utilizzo, possa diventare un efficace strumento di lavoro grazie al quale sarà possibile svelare più facilmente la dinamica dei sistemi vulcanici, contribuendo così a raccogliere indizi robusti utili alla valutazione del rischio di eruzione».