Le SIRENE rivelano i segreti nascosti sotto il fondale oceanico

I sismologi utilizzano le onde generate dai terremoti per scansionare l’interno del nostro pianeta, proprio come i medici immaginano i loro pazienti utilizzando la tomografia medica. L’imaging della Terra ci ha aiutato a rintracciare le origini profonde delle isole vulcaniche come le Hawaii e a identificare le zone di origine dei terremoti profondi.

"Immaginiamo un radiologo costretto a lavorare con uno scanner CAT a cui mancano due terzi dei sensori necessari", ha affermato Frederik Simons, professore di geoscienze a Princeton. "Due terzi è la frazione della Terra coperta dagli oceani e quindi priva di stazioni di registrazione sismica. Questa è la situazione affrontata dai sismologi che tentano di affinare le loro immagini dell'interno del nostro pianeta."

Circa 15 anni fa, quando era un ricercatore post-dottorato, Simons ha collaborato con Guust Nolet, ora professore emerito di geoscienza e ingegneria geologica George J. Magee, e hanno deciso di porre rimedio a questa situazione costruendo un robot sottomarino dotato di un idrofono - un microfono subacqueo in grado di captare i suoni di terremoti lontani le cui onde trasportano energia acustica negli oceani attraverso il fondale oceanico.

UNA SIRENA lanciata di recente vicino a Tahiti sta inviando messaggi al satellite prima di immergersi per un miglio sott'acqua per iniziare a monitorare i segnali dei terremoti.

Alla deriva un miglio sotto la superficie, le SIRENE coprono una vasta area. I cerchi rossi mostrano dove una SIRENA ha captato un segnale sismico.

Se la roccia del mantello è calda, rallenterà le onde sismiche. Questo grafico mostra (in percentuale) quanto più lentamente l'onda viaggia in una sezione trasversale che taglia lungo la longitudine 91 gradi ovest. Il diagramma si estende fino al centro della Terra (2.890 km o circa 1.800 miglia) e spazia da 20 gradi di latitudine sud a 20 gradi di latitudine nord. I colori rossastri mostrano dove le onde rallentano. Le Galápagos si trovano vicino all'equatore, da cui un'ampia struttura a forma di pennacchio vicino a 1 grado di latitudine nord scende fino a una profondità di 1.900 km (circa 1.200 miglia).

Una foto scattata durante lo sviluppo delle SIRENE ne mostra una che risale in superficie dopo aver registrato un'onda sismica. Una volta in superficie, invia un sismogramma via satellite agli scienziati. Simons e Nolet hanno testato i primi prototipi MERMAID con partner di ricerca presso lo Scripps Institution of Oceanography di La Jolla, in California. I prototipi hanno registrato con successo le onde del terremoto, ma la loro idea ha continuato a suscitare scetticismo a causa dell’elevato livello di rumore delle onde dell’oceano. Ma quando Nolet è diventato emerito a Princeton nel 2008 e si è trasferito a Geoázur presso l’Università di Nizza in Francia, i finanziamenti del Consiglio europeo della ricerca hanno permesso a lui e al suo ingegnere capo Yann Hello di sviluppare completamente i MERMAID, che da allora sono diventati disponibili in commercio.

Questi due strumenti Son-O-Mermaid, una generazione successiva di sensori sismici, sono stati portati alle Bermuda da Simons e dal suo team per essere impiegati in collaborazione con il Bermuda Institute for Ocean Sciences. In questa foto, gli strumenti sono fissati sul ponte prima della messa in acqua. A differenza dei tradizionali sismometri dei fondali oceanici, che sono posizionati in posizioni fisse e devono essere recuperati per ottenere i dati, MERMAID e Son-O-Mermaid vanno alla deriva con le correnti oceaniche e riportano regolarmente i dati agli scienziati utilizzando la tecnologia wireless. Se ne possono utilizzare diversi allo stesso costo di un sismometro del fondale oceanico.

Joel Simon, uno studente laureato in geoscienze di Princeton la cui ricerca si concentra sull'analisi dei dati di Son-O-Mermaid, regola i cavi e prepara lo strumento per un test. Simon è andato alle Bermuda una settimana prima dello spiegamento con gli ingegneri per disimballare i pezzi dello strumento dal container e assemblarli.

Uno strumento Son-O-Mermaid è attaccato a una gru e calato nell'oceano. I ricercatori poi srotoleranno 1.000 metri (più di 3.200 piedi) di cavo che collegherà la boa di superficie agli idrofoni, microfoni che registrano il suono nell'acqua, che "ascoltano" i terremoti nell'oceano. Quando viene rilevato un terremoto, il dispositivo invia un sismografo via e-mail agli scienziati.