Come sempre accade in queste terribili circostanze, all'ondata d'acqua che si è abbattuta sulle coste del sud-est asiatico è seguita un'ondata di polemiche e critiche ai governi del luogo che non avevano previsto la minaccia e non avevano avvisato la popolazione dell'arrivo dello tsunami.
Il segnale della scossa ha impiegato pochi minuti per raggiungere i numerosi strumenti della rete sismica internazionale dislocati su tutto il pianeta, mentre lo tsunami ha impiegato un'ora e mezza per toccare le coste dell'India e dello Sri Lanka, più di tre ore per raggiungere Male, la capitale delle Maldive. Se la popolazione fosse stata avvertita per tempo, molti si sarebbero messi in salvo nell'entroterra.
"È difficile prevedere l'arrivo di un'ondata disponendo solo della lettura dei sismografi", dice Massimo Cocco, direttore della Sezione di Sismologia dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, "perché non sempre una scossa sul fondale marino genera uno tsunami. Lo sviluppo dell'onda e la sua dinamica dipendono dalla quantità di energia rilasciata dal sisma, dallo spostamento di masse sul fondale, dalla profondità del mare nell'area dell'epicentro e dalla conformazione del fondo da lì alle coste. Solo conoscendo tutti questi dati quando gli strumenti registrano la scossa, è possibile calcolare la velocità di spostamento dell'onda e diramare un allarme prima che raggiunga coste abitate."
L'unico modo per localizzare uno tsunami in mare aperto è disporre sul fondale marino una rete di strumenti capaci di rivelare il passaggio dell'onda. "Sono apparecchiature estremamente sofisticate e costose", aggiunge Cocco, "nazioni povere come l'Indonesia e la Tailandia non potevano permettersi una spesa simile, considerato che uno tsunami di questa violenza è un evento raro e nessuno aveva modo di prevedere il sisma a breve scadenza. Il Giappone e gli Stati Uniti, che hanno risorse economiche adeguate e in passato sono stati colpiti ripetutamente da ondate di maremoto hanno disposto strumenti di questo tipo lungo le coste."
Gli Stati Uniti, in particolare, gestiscono l'unica rete capace di localizzare uno tsunami in qualunque punto dell'Oceano Pacifico, coordinata dal Pacific Tsunami Information Center, con sede alle Hawaii. La rete è formata da sensori di pressione ancorati sul fondale dell'oceano e collegati a boe galleggianti, che inviano i dati alla centrale di controllo via satellite. I sensori sul fondale misurano la pressione della colonna d'acqua sovrastante e ne ricavano la profondità del mare in quel punto con la risoluzione di un millimetro. In condizioni di routine, ciascun apparecchio misura la pressione ogni quarto d'ora e trasmette al satellite la media dei valori ottenuti ogni ora. Se il software interno dello strumento registra un'improvvisa variazione significativa, il flusso dei dati accelera: il sensore misura la pressione ogni 15 secondi per alcuni minuti, poi passa a una misurazione al minuto, trasmettendo i valori in tempo reale. Quattro ore dopo la prima anomalia, se il sistema non ha registrato altre variazioni, l'apparecchio torna alla sua modalità operativa di routine.
Sulla base dei dati ricavati da questi apparecchi e dai sismografi della rete sismica internazionale, gli esperti del Pacific Tsunami Information Center elaborano in pochi minuti un modello dell'onda, l'energia che trasporta, la direzione e la velocità di propagazione e comunicano le informazioni acquisite all'International Coordination Group for the Tsunami Warning System in the Pacific, un organismo internazionale creato alla fine degli anni '60 dall'UNESCO per garantire la rapida diffusione di notizie e allarmi in caso di emergenza a 26 Paesi che si affacciano sull'Oceano Pacifico.
Nella notte del 26 dicembre, gli operatori della stazione di controllo della rete di vigilanza alle Hawaii hanno registrato il terremoto nei pressi di Sumatra pochi minuti dopo la scossa e hanno ipotizzato la formazione di uno tsunami. In mancanza di sensori sul fondale dell'Oceano Indiano, però, non hanno potuto verificare l'ipotesi e localizzare l'onda. Quindi l'evento non è stato segnalato alle autorità internazionali, che non hanno potuto avvertire per tempo i Paesi esposti al rischio. È quanto emerge da un'analisi dei fatti del 26 dicembre effettuata da un gruppo di esperti del Joint Research Centre della Commissione Europea di Ispra. Oltre alla necessità di stabilire una rete di strumenti adatti sul fondale dell'Oceano Indiano, i ricercatori di Ispra sottolineano l'importanza di creare reti analoghe anche nelle altre zone a rischio del pianeta: l'Oceano Atlantico e il Mediterraneo.
"Gli tsunami si possono verificare in qualunque mare", si legge nel loro rapporto, "Alessandria d'Egitto fu distrutta da uno tsunami nel 365 a.C., un evento che costò 50.000 vittime, provocato da un terremoto nel Mediterraneo. Quanto prima, l'Unione Europea deve mettere a punto dei protocolli di allarme per le emergenze e una rete di vigilanza nel Mediterraneo."
Il problema principale con questo genere di eventi è l'impossibilità di prevederli a medio termine. I geologi conoscono le aree a rischio di maremoto, ma non sono in grado di stabilire in anticipo quando si verificherà una scossa in una determinata zona e quale sarà l'intensità del sisma. Tsunami devastanti come quello di Sumatra si verificano raramente nella storia e, col passare del tempo tra una catastrofe e l'altra, le popolazioni e le autorità dei Paesi colpiti perdono il senso dell'urgenza e abbassano le difese.
In Italia, per esempio, nonostante diverse ondate catastrofiche abbiano colpito la Sicilia e la Calabria in tempi storici anche recenti, non esiste un sistema di allarme per avvertire la popolazione in caso di tsunami e non sono mai stati realizzati frangiflutti o edifici in grado di reggere l'impatto nelle zone a rischio, come è stato fatto invece in molte città costiere del Giappone e delle Hawaii. In quelle aree la disposizione stessa delle costruzioni è studiata per ridurre l'impatto di un eventuale tsunami e consentire all'acqua di fluire tra un edificio e l'altro disperdendo la sua energia. Molti palazzi, poi, sono costruiti su pilastri che sollevano il primo piano a diversi metri dal suolo.
"In Italia e più in generale in Europa abbiamo poca esperienza di edilizia anti-tsunami, data la rarità di un evento di questo tipo", dice Vincenzo Petrini, direttore del Dipartimento di Ingegneria Strutturale del Politecnico di Milano. "In linea di principio, un edificio costruito con criteri anti-sismici dovrebbe resistere anche all'impatto dell'acqua, ma nel nostro Paese non abbiamo mai realizzato costruzioni studiate in modo specifico per sopravvivere alla furia di uno tsunami. Una misura di sicurezza efficace nelle aree più soggette a questo genere di eventi consiste nel costruire solo al di sopra di una certa altezza dal livello del mare. Ma, ancora una volta, questa norma non viene applicata sulle coste italiane."
Il primo requisito per prevenire e mitigare i danni di uno tsunami o di qualunque altra catastrofe naturale, dice il geologo inglese Bill McGuire, autore di "Guida alla fine del mondo" (Raffaello Cortina Editore, 2002), è abbandonare la convinzione di essere al sicuro, che il rischio non riguardi proprio noi. Fintanto che la scienza non sarà in grado di prevedere con certezza eventi catastrofici come un terremoto, un'eruzione vulcanica o l'impatto di un meteorite, se mai ne sarà in grado, tutto ciò che possiamo fare è mantenere alto il livello di attenzione e prepararci al peggio.
Con il suo nome esotico, lo tsunami suggerisce l'idea di una catastrofe lontana, che può colpire il Giappone, l'Indonesia, lo Sri Lanka, non certo le coste dell'Italia, bagnate dai flutti tranquilli del Mediterraneo. Ma sbaglia chi crede che il nostro Paese sia al riparo da questo genere di eventi. La lunga storia delle civiltà che hanno popolato il bacino del Mediterraneo ha registrato numerosi episodi di ondate devastanti provocate da terremoti, eruzioni vulcaniche o frane sottomarine, a partire dallo spaventoso tsunami originato dall'esplosione dell'isola vulcanica di Santorini, che intorno al 1650 a.C. spazzò le coste di Creta e segnò la fine della civiltà minoica. E il pericolo incombe tuttora.
Il Mediterraneo occupa la zona di confine tra due grandi zolle, quella eurasiatica e quella africana, che si sposta verso nord alla velocità di un centimetro all'anno. L'impatto frattura la litosfera terrestre in una serie di zolle più piccole, sottoposte a pressioni e tensioni continue. Periodicamente, l'energia generata dalla collisione tra le due grandi placche si libera sotto forma di terremoti o eruzioni vulcaniche.
"La zona più pericolosa del Mediterraneo è a sud di Creta. È un'area di subduzione, dove i margini di due placche si incontrano e si sovrappongono, la stessa situazione che ha dato origine al maremoto di Sumatra del 26 dicembre", spiega Stefano Tinti, professore di geofisica del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna. "In passato questa zona è stata teatro di terremoti di intensità fino a magnitudo 8."
Un'altra faglia pericolosa è situata al largo delle coste di Gibilterra, al confine tra il Mediterraneo e l'Atlantico. Nel 1755 generò un terremoto di magnitudo stimata intorno a 8,5, che rase al suolo la città di Lisbona. "L'impatto di quella catastrofe sull'opinione pubblica dell'epoca è paragonabile all'impatto che lo tsunami di Sumatra ha avuto su di noi", dice Tinti.
"Le coste italiane a rischio tsunami sono quelle della Sicilia orientale e della Calabria meridionale", spiega Andrea Argnani, ricercatore di geologia marina dell'Istituto di Scienze Marine del CNR di Bologna, "dove già in passato si sono verificati eventi catastrofici, come il maremoto del 1693, che devastò Catania e provocò decine di migliaia di vittime, il sisma più violento registrato in Italia in epoca storica."
"Quelle faglie potrebbero generare un maremoto in qualsiasi momento", dice Stefano Tinti, "e purtroppo non possiamo prevedere quando si verificherà e la sua magnitudo."
Che caratteristiche deve avere un terremoto sul fondale del Mediterraneo per provocare uno tsunami? "Non è necessario che sia intenso come quello di Sumatra", risponde Tinti. "Una scossa intensa come quella genera un'onda d'acqua capace di spazzare migliaia di chilometri di costa. Una scossa di intensità minore può generare uno tsunami che colpisce un'area limitata, ma sempre con onde alte 10 metri. La dinamica di uno tsunami dipende dalla profondità del mare nel punto in cui si sviluppa, e in alcune zone il Mediterraneo è profondo 3.000-4.000 metri, proprio come l'oceano al largo delle coste di Sumatra."
La rete sismica nazionale italiana e quelle degli altri Paesi del bacino del Mediterraneo dispongono di sismografi in grado di rilevare le scosse, ma non di strumenti per segnalare l'arrivo di un'onda di maremoto. "D'altra parte, date le dimensioni del Mediterraneo, un'onda impiegherebbe pochi minuti per raggiungere le coste più vicine e non ci sarebbe tempo sufficiente per mettere in salvo la popolazione", dice Tinti.
Erano passate da poco le due del mattino del 26 dicembre. Il giorno di Natale si era appena concluso. Come ogni notte, quattro operatori di turno vigilavano nella sala di controllo della rete sismica nazionale, a Roma, quando gli strumenti hanno segnalato la scossa fortissima proveniente dal sud-est asiatico. Di lì a poche ore l'apocalisse si sarebbe abbattuta su milioni di persone.
Come prevede la procedura in questi casi, gli operatori hanno avvisato i colleghi e allertato la Protezione Civile "Non potevamo individuare con esattezza l'epicentro del terremoto", racconta Massimo Cocco, direttore della Sezione di Sismologia dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, "era troppo lontano dai nostri sismografi per localizzarlo e misurare con precisione la magnitudo della scossa. Sapevamo solo che il sisma si era verificato dalle parti dell'Indonesia. Abbiamo subito pensato al rischio di uno tsunami, ma non avevamo i dati necessari per prevedere la sua dinamica. Di certo non ci aspettavamo una catastrofe di quelle dimensioni..."
La rete sismica italiana è una maglia della rete internazionale che copre l'intero pianeta e comunica le informazioni raccolte a un centro di controllo globale negli Stati Uniti. Confrontando i segnali captati dai sismografi in ogni angolo del mondo, nelle ore successive gli esperti hanno tracciato la carta di identità del terremoto: la scossa, di magnitudo 9, ha avuto origine a 10 chilometri di profondità, a una latitudine di 3,298°N e una longitudine di 95,779°E. L'energia che ha rilasciato nel sottosuolo è pari a 20x10^17 Joule, corrispondente a quella liberata dall'esplosione di 475 milioni di tonnellate di tritolo o di 23.000 bombe atomiche come quella che distrusse Hiroshima. È il sisma più potente degli ultimi 40 anni, il quarto dal 1900 a oggi.
"Eventi di tale intensità si verificano soprattutto nelle zone di subduzione", spiega Cocco, "cioè nelle zone in cui i bordi di due placche confinanti si sovrappongono." Al largo della costa nord-occidentale dell'isola di Sumatra, il margine della placca indiana incontra la placca di Burma e si immerge sotto di essa. "Il 26 dicembre", prosegue Cocco, "l'energia generata da questa immane pressione si è liberata improvvisamente fratturando la crosta terrestre su un'area di oltre 1000 chilometri di lunghezza per 100 chilometri di larghezza."
Nell'arco di pochi minuti, la scossa ha sconvolto il paesaggio della regione. Esperti americani hanno ipotizzato uno spostamento di trenta metri dell'intera isola di Sumatra. "Non c'è da stupirsi se un terremoto modifica il paesaggio", spiega Massimo Cocco, "La superficie del nostro pianeta è continuamente plasmata dal movimento delle placche litosferiche. Le montagne si innalzano e i continenti cambiano forma. Il terremoto è solo uno degli eventi che contribuiscono a questo processo incessante."
"Di certo la scossa del 26 dicembre ha prodotto uno spostamento verso nord-est del margine della placca e, di conseguenza, dell'isola di Sumatra", prosegue, "ma non conosciamo ancora con esattezza la sua entità. Forse trenta metri è una stima eccessiva. Ritengo probabile uno spostamento orizzontale dell'ordine di una decina di metri. Inoltre, il fondale oceanico lungo la fascia di subduzione si è sollevato di alcuni metri, mentre le coste di Sumatra si sono abbassate. L'allagamento di ampie porzioni dell'isola non è dovuto solo all'ondata, ma anche a un effettivo abbassamento del terreno rispetto al mare. L'acqua non si ritirerà più da quelle zone."
Per misurare i cambiamenti del paesaggio, di solito i geologi si servono di terminali GPS, ancorati permanentemente al suolo in posizioni di riferimento. Verificando periodicamente le loro coordinate, registrano eventuali spostamenti. "Nell'area colpita dal sisma, però, non sono mai stati installati strumenti di questo tipo. Per misurare gli effetti della scossa ci serviremo delle informazioni che i satelliti stanno raccogliendo e raccoglieranno nei prossimi mesi", spiega Cocco.
Il terremoto del 26 dicembre ha provocato sconvolgimenti anche nel sottosuolo di Sumatra. "L'energia liberata ha alterato l'equilibrio nell'area di sovrapposizione tra le due zolle", dice l'esperto, "come dimostrano le repliche del sisma, le cosiddette scosse di assestamento, registrate nei giorni successivi e che proseguiranno per qualche mese con intensità decrescente." Analizzando i segnali prodotti da questi nuovi eventi, i geologi ora stanno tracciando una mappa accurata della zona di subduzione tra la zolla indiana e quella di Burma.
Non pare, invece, che il terremoto di Sumatra abbia provocato un ulteriore innalzamento delle montagne dell'Himalaya, come sostenevano inizialmente alcuni studiosi. "Non c'è alcun rapporto diretto tra i due fenomeni, in quanto il terremoto si è verificato ad una notevole distanza dalle catene himalayane, coinvolgendo un settore differente della placca indiana in un contesto profondamente diverso da quello che caratterizza attualmente le montagne dell'Himalaya", dice Andrea Zanchi, professore di geologia strutturale del Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e del Territorio dell'Università di Milano-Bicocca. Pochi mesi fa, Zanchi ha co-organizzato una spedizione geologica sulle montagne del Pakistan settentrionale, di cui ci siamo occupati su Newton di dicembre 2004.
"Il movimento verso nord-nord/est della placca indiana produce fenomeni diversi in luoghi differenti", spiega il geologo, "a nord questa collide direttamente con la placca eurasiatica e determina il continuo innalzamento della catena himalayana, mentre a est, dove ha avuto origine il sisma, la porzione orientale della placca indiana si immerge nella fossa oceanica al largo di Sumatra, sotto un complesso mosaico di microplacche che caratterizza il margine meridionale della placca eurasiatica. Anche la direzione e la velocità dello spostamento nei due settori sono leggermente differenti. Nel settore indiano la placca si sposta verso nord-nord/est con una velocità di 4,8 centimetri all'anno, mentre nella fossa di Giava-Sumatra il movimento è diretto verso nord/est con una velocità di 6,5 centimetri all'anno."
Le conseguenze della violenta scossa non riguardano solo la crosta terrestre, ma l'intero pianeta, che ha vibrato come una campana e ha ballato nello spazio. "L'asse di rotazione della Terra non coincide esattamente con l'asse che passa attraverso il Polo Nord e il Polo Sud, ma oscilla continuamente intorno all'asse polare per effetto di perturbazioni esterne e interne al pianeta", spiega Giuseppe Bianco, astronomo, ricercatore del Centro di Geodesia Spaziale di Matera dell'Agenzia Spaziale Italiana. "Le oscillazioni di maggiore entità si ripetono periodicamente e sono dovute all'attrazione esercitata dal sole e dalla luna. Minori, ma pur sempre misurabili, sono le oscillazioni provocate dallo spostamento di masse all'interno del pianeta: masse di materiale fuso nel mantello, masse d'acqua negli oceani e masse d'aria nell'atmosfera."
Il 26 dicembre, l'asse di rotazione terrestre si è spostato bruscamente di un angolo pari a due millesimi di secondo di arco rispetto all'asse polare. I ricercatori del Centro di Geodesia di Matera sono stati i primi al mondo a calcolarlo con esattezza. "Ci siamo serviti dei dati raccolti dalla rete mondiale di stazioni per la telemetria laser", spiega Bianco, che è presidente del Consorzio europeo delle stazioni di telemetria laser. "Ogni stazione misura continuamente la propria posizione rispetto a una serie di satelliti artificiali. I dati raccolti da tutte le stazioni e confrontati forniscono la misura dell'oscillazione dell'intero pianeta."
La variazione osservata è sicuramente dovuta al terremoto, perché si è verificata proprio la notte del sisma e perché l'asse di rotazione si è spostato in direzione del meridiano lungo il quale è avvenuto il terremoto.
"Non è la prima volta che un terremoto di questa portata modifica l'asse di rotazione terrestre, ma è la prima volta nella storia che disponiamo della tecnologia per verificare e misurare lo spostamento", aggiunge Bianco.
In ogni caso, gli effetti del sisma sulla posizione del pianeta nello spazio non avranno conseguenze per la vita umana. "La variazione dell'inclinazione dell'asse terrestre ha modificato leggermente le condizioni di irraggiamento della superficie da parte del sole, ma si tratta di un cambiamento minimo, che non si ripercuoterà sul clima", assicura Bianco.
La perturbazione dell'equilibrio delle masse interne del pianeta che ha determinato lo spostamento dell'asse ha provocato anche un aumento della velocità di rotazione della Terra, abbreviando la durata del giorno di circa 3 microsecondi, sostengono gli esperti del Jet Propulsion Laboratory della NASA, come accade a una pattinatrice che volteggia più velocemente sulla pista ghiacciata quando raccoglie le braccia intorno al corpo. La scossa, inoltre, ha alterato il campo gravitazionale generato dalla Terra nello spazio circostante. La forma del campo è data dalla sua superficie equipotenziale, cioè dalla superficie lungo la quale l'accelerazione gravitazionale si mantiene costante. "Non è sferica, ma leggermente schiacciata", spiega Fernando Sansò, docente di geodesia del Politecnico di Milano e presidente onorario dell'Associazione Internazionale di Geodesia, "e varia continuamente, influenzata dall'attrazione del sole e della luna, dai movimenti profondi di materiale più o meno denso all'interno del pianeta stesso e da fenomeni climatici come la glaciazione e la deglaciazione, che provocano lo spostamento di grandi masse di acqua e ghiaccio."
"Il terremoto di Sumatra ha prodotto uno spostamento di masse significativo", prosegue Sansò, "che ha certamente alterato la forma del campo gravitazionale a livello globale, rendendola più o meno schiacciata, e ancor più a livello locale, in corrispondenza della faglia interessata dal sisma. Per il momento, non abbiamo dati numerici precisi sull'entità della perturbazione, ma i due satelliti della missione americana GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) stanno effettuando misurazioni ad altissima precisione e ci forniranno presto una mappa accurata del campo in quell'area."
Anche in questo caso, la perturbazione non comporta conseguenze per la vita umana. "Il campo gravitazionale è un sistema dinamico, che si modifica in continuazione. Non è la prima volta e di certo non sarà l'ultima che un terremoto di questa intensità ne ridisegna la forma", dice Sansò, "ma è la prima volta che possiamo studiare il fenomeno nei dettagli."