Terremoti a lungo periodo collegati alle emissioni mantellari di CO2 della Mefite D’Ansanto (Italia)

Brontolii nascosti sotto una valle tranquilla

In una valle remota del Sud Italia, un lago inquietante espira silenziosamente grandi quantità di anidride carbonica proveniente dalle profondità della Terra. Sebbene il paesaggio sembri pacifico, strumenti sensibili rivelano deboli e ritmici tremori nel terreno. Questo studio esplora quei sottili scossoni — chiamati terremoti a lungo periodo — per capire come il gas risalente e l’acqua sotterranea interagiscano nelle rocce sottostanti e cosa ciò possa significare sia per i rischi locali sia per la nostra comprensione più ampia di come i fluidi profondi influenzino i terremoti.

Un laboratorio naturale del respiro profondo della Terra

La Mefite D’Ansanto, oggetto dello studio, è una delle più grandi sorgenti naturali note di anidride carbonica fredda di origine mantellare alla superficie terrestre. Il gas fuoriesce attraverso bocche e un piccolo lago che gorgoglia, situati sopra strati rocciosi piegati e falcati tra due aree sismicamente attive dell’Appennino meridionale. Lavori precedenti avevano mostrato che l’area è costantemente “risonante” con un tremore idrotermale — una vibrazione continua e a bassa intensità legata al flusso di gas e fluidi nel sottosuolo. Sulla scia di questo rumore di fondo, i ricercatori notarono brevi impulsi a bassa energia che apparivano diversi: brevi treni d’onda, lunghi solo pochi secondi, con toni semplici concentrati tra circa 0,7 e 7 hertz. Questi segnali somigliavano agli eventi a lungo periodo tipicamente osservati nei vulcani attivi, sebbene la Mefite non presenti magma in superficie.

Ascoltare note sotterranee ripetute

Il gruppo ha installato un piccolo array di sismometri attorno alle bocche per diversi mesi nel 2021 e ha usato un evento particolarmente chiaro come “modello” per cercare segnali simili nelle registrazioni continue. Attraverso una precisa correlazione incrociata della forma d’onda scelta con i dati e uno screening per ampiezza, hanno costruito un catalogo di quasi mille terremoti a lungo periodo corrispondenti presso la stazione più vicina al lago, e di centinaia in altre stazioni vicine. Una tecnica avanzata di separazione dei segnali, l’Analisi delle Componenti Indipendenti, ha mostrato che questi eventi contengono costantemente due bande tonali principali: una intorno a 2–4 hertz, simile al tremore sempre presente, e un’altra vicino a 6,5–7,5 hertz che si distingue come un contributo quasi monodiale. Questo schema suggerisce che i terremoti rappresentino un processo sorgente specifico che può cambiare tra diverse “modalità” di vibrazione.

Fessure, bolle e rocce che suonano

Per indagare cosa potesse vibrare, i ricercatori hanno analizzato come i segnali decadono nel tempo usando un metodo noto come analisi di Sompi. I toni dominanti, tra circa 3,5 e 10 hertz, decadono rapidamente, indicando un basso “fattore di qualità” — caratteristica di un risonatore dissipativo come il fluido che oscillerebbe in una fessura ruvida. Combinando questi valori con formule fisiche semplici, hanno dedotto l’esistenza di fessure riempite di fluido lunghe alcuni metri ma larghe solo frazioni di millimetro, situate all’incirca 40 metri sotto la superficie, più in profondità rispetto alle principali sorgenti del tremore continuo. Un calcolo separato basato sulla risonanza delle bolle suggerisce che la dimensione efficace delle sacche gassose nell’acqua sia dell’ordine di qualche centimetro, comparabile alle dimensioni delle bocche ora visibili sul fondo del lago asciutto. Tutte le linee di prova convergono sull’idea di acqua ricca di CO2 che vibra all’interno di fratture strette mentre le bolle di gas si formano, crescono e oscillano.

Onde miste sulla via della superficie

Il gruppo ha anche esaminato come il terreno si muove durante ogni evento. Alla stazione più vicina, molti terremoti più forti mostrano un moto particellare quasi rettilineo diretto verso il lago, segno distintivo di onde compressionali che si propagano più rapidamente nella roccia. Più lontano, il moto diventa più ellittico, indicando un contributo crescente di onde superficiali che si propagano lungo la sommità del terreno. Misurando minimi ritardi temporali tra le stazioni e usando un’immagine della velocità sismica superficiale del sottosuolo, gli autori hanno concluso che i terremoti a lungo periodo sono composti da una miscela di onde di corpo e onde superficiali che viaggiano attraverso rocce stratificate contenenti acqua. Le loro velocità apparenti e le direzioni risultano coerenti con una sorgente compatta sotto le bocche piuttosto che con terremoti distanti.

Perché questi terremoti delicati sono importanti

Nel complesso, lo studio mostra che gli insoliti terremoti a lungo periodo della Mefite D’Ansanto non sono mini-terremoti tettonici né semplice rumore, ma il rintocco ritmico di acqua caricata di gas in fessure strette, a circa 40 metri sotto il lago che bolle. Le variazioni di pressione nella miscela CO2–acqua che risale sembrano alimentare il sistema: quando la pressione aumenta a sufficienza, le fratture e le nubi di bolle rispondono come strumenti musicali naturali, emettendo brevemente toni a bassa frequenza che i sismometri possono registrare. Poiché si ritiene che lo stesso gas di origine profonda influenzi terremoti regionali di maggiore entità, il monitoraggio di questi segnali sottili potrebbe offrire un nuovo modo per seguire lo spostamento dei fluidi nella crosta. La Mefite funge quindi da raro sito di prova non vulcanico dove gli scienziati possono osservare — e ascoltare — il respiro profondo della Terra mentre scuote silenziosamente il terreno.

Citazione: Cusano, P., Morabito, S., Petrosino, S. et al. Long period quakes linked to Mefite D’Ansanto (Italy) mantellic CO₂ emissions. Sci Rep 16, 12453 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42564-2

Parole chiave: sismicità a lungo periodo, degassamento di CO2, tremore idrotermale, fessure riempite di fluidi, Appennino meridionale