Convegno della Società Geologica Italiana, Napoli 7-9 settembre 2016

di Gennaro Di Donna

Nel settembre di quest’anno si è tenuto a Napoli l’88° Congresso della Società Geologica Italiana e tra i temi sviluppati si evidenzia la Sessione Tre secoli di Geologia in Italia. Nel corso di questa sessione, la Dottoressa Elena Cubellis, ricercatrice dell’Osservatorio Vesuviano INGV, il Professore emerito Giuseppe Luongo del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università Federico II di Napoli e il Dottor Francesco Obrizzo, ricercatore dell’Osservatorio Vesuviano INGV, hanno presentato una memoria sul clima culturale a Napoli dalla nascita della Vulcanologia ad oggi.
Tra la fine del XVIII secolo e la prima metà del XIX, l’Europa ha vissuto grandi cambiamenti indotti da due rivoluzioni industriali. La prima ebbe inizio nei primi anni del 18° secolo, con cambiamenti profondi originatisi in Inghilterra nei fattori della produzione e con l’utilizzo di nuove fonti produttive. Diretta conseguenza di ciò fu la crescita della popolazione e la profonda modifica della struttura sociale attraverso lo spostamento di grandi masse contadine verso i centri urbani e il loro avvicinamento agli opifici di carattere industriale. Nella seconda rivoluzione industriale, a metà del 19° secolo, il principale motore per lo sviluppo furono le scoperte scientifiche.
Gli eventi naturali iniziarono a essere valutati attraverso leggi fisiche e rappresentati con mappe tematiche. Nel nuovo contesto storico ebbe origine l'Osservatorio Vesuviano che fu il primo osservatorio scientifico permanente con la funzione di monitoraggio continuativo della fenomenologia vulcanica. 

Nell’area napoletana lo studio dei vulcani rappresenta l’impegno centrale dei ricercatori (geologi, mineralogisti, naturalisti, chimici, fisici) che si avvicinano a tale studio attraverso lo sviluppo della retroazione tra la scienza delle leggi e quella dei processi.
Con l'emergere delle teorie geologiche dell’uniformitarismo di Hutton e del gradualismo di Lyell, sarebbe sorto il conflitto tra geologi e fisici sul lasso di tempo necessario per lo sviluppo dei fenomeni geologici e l'evoluzione darwiniana. La questione fu risolta definitivamente con la scoperta della radioattività naturale nei primi anni del XX secolo che consentirà di attribuire alla Terra un’età compresa nell’ordine di miliardi di anni. Il nuovo approccio quantitativo ha rappresentato – nel caso specifico del nostro Paese - la spinta allo studio e alla comprensione dei fenomeni naturali quali l'analisi dei terremoti con l’impianto delle prime reti sismiche e la misurazione e l’ordinamento degli eventi attraverso la formulazione di scale di intensità. Napoli divenne un importante centro scientifico di aggregazione per gli studiosi, grazie alla presenza dell’Osservatorio Vesuviano, delle eruzioni del Vesuvio (pressoché continue), della dinamica dei Campi Flegrei e del termalismo di Ischia. Il che permise anche l’approfondimento delle interazioni tra fenomeni vulcanici e antichi insediamenti.

Ulteriore fase di espansione degli studi scientifici vulcanologici fu rappresentata dall'apertura a Napoli dell’Istituto Internazionale di Vulcanologia di Immanuel Friedlaender e l'Ufficio centrale della Sezione di Vulcanologia dell’ Unione Internazionale di Geodesia e Geofisica e Geodetica, durante il 1° dopoguerra. Nel ventennio fascista e nel II periodo post-bellico, l'Italia si pose due obiettivi cardine: ricostruire la rete dei laboratori scientifici sia universitari che non e ristabilire l'approccio allo studio delle Scienze della Terra attraverso il confronto con i paesi più avanzati. Obiettivi entrambi raggiunti; il Paese diventò competitivo in diversi settori di ricerca tra cui anche quello delle Scienze della Terra. Contributi significativi sono stati realizzati a seguito della nuova teoria della Tettonica Globale degli anni ‘60, ma gli apporti essenziali sono stati registrati soprattutto nel campo della mitigazione dei rischi naturali.

I vulcani sono stati osservati sin dalla comparsa dell’Uomo sulla Terra ed hanno da sempre impressionato l’umanità per la loro sconvolgente potenza.
In molti casi, essi venivano paragonati mitologicamente a degli esseri viventi che – offesi in vari modi dalle attività o dai comportamenti umani – scatenavano la loro ira.

Le due teorie principali che si sono fronteggiate nella storia della Vulcanologia sono quella dei Nettunisti e quella dei Plutonisti; la prima, che fa capo a Abrham Werner, era fondata sul principio che le rocce vulcaniche sono ignee solo per un effetto secondario dovuto a processi chimici di combustione superficiale causati dall’acqua marina, dall’attrito e dall’elettricità. Egli riconobbe come rocce ignee solo l’ossidiana, il tufo e la pomice, mentre il granito e il basalto venivano considerati dei precipitati chimici dell’acqua marina. Le osservazioni di Werner – al quale deve essere comunque riconosciuto il merito di avere gettato le fondamenta della moderna vulcanologia – trovarono sostenitori in personaggi eccellenti dell’epoca quali Goethe e Von Humboldt e ciò contribuì al loro affermarsi e alla loro “resistenza” per un lungo arco di tempo.

Tuttavia, proprio i discepoli di Werner – nell’allargare le loro esperienze scientifiche a regioni diverse dalla Sassonia, alla quale il caposcuola aveva ristretto i propri studi – si resero facilmente conto che le sequenze di rocce osservate da Werner non erano sempre uguali per altri posti del pianeta e finirono per abbandonare queste teorie.
I principali oppositori dei Nettunisti furono lo svedese Berzelius e l’ungherese Von Fichtel; ma le due personalità di maggiore rilievo, da considerare come i padri della moderna Vulcanologia, sono James Hutton e William Hamilton. Entrambi sostennero che i fenomeni di combustione delle rocce vulcaniche non potevano essere il risultato di processi superficiali; il pianeta era piuttosto un sistema dinamico azionato da un calore endogeno. L’erosione marina erode le piattaforme continentali e ne trasporta i sedimenti negli oceani, mentre il calore profondo fa espandere il pianeta, ne solleva dagli strati compatti e li ritrasforma in continenti. E tutto questo non può accadere nel breve lasso temporale riportato nella Genesi biblica.
Come già detto, il principale esponente della teoria plutonista fu lo scozzese James Hutton, che, terminati gli studi di medicina, dedicò il proprio interesse alla chimica, alla mineralogia e alla geologia. Egli, pur riconoscendo la fondatezza di alcune teorie in materia di rocce sedimentarie, sostenne per la prima volta che il basalto e Il granito fossero rocce magmatiche e che il calore terrestre dovesse periodicamente essere trasferito in superficie con eruzioni, attraverso fratture del suolo, precedentemente innalzato dalla spinta delle masse in risalita verso la superficie. Successivamente tale suolo viene spianato dai processi erosivi prodotti dall’azione del vento e della pioggia. Questo processo si ripete in cicli della durata di milioni di anni. Hutton fu il primo scienziato a intuire la corretta età del nostro pianeta, nell’ordine di milioni di anni, ben oltre, quindi, le poche migliaia che gli si riconoscevano in base alla lettura e le interpretazioni della Bibbia.

Lo scozzese Charles Lyell, che, sebbene avviato agli studi giuridici, aveva ereditato da suo padre la passione per le scienze della natura, fu un degno successore delle teorie di Hutton e, in particolare, di quella uniformitaria o dell’Attualismo; quest’ultima è fondata sul principio che ciò che vediamo accadere oggi in ambito astronomico, geologico, paleontologico, rappresenta la base per l’interpretazione di ciò che è accaduto in passato.
La copertina della principale opera di Lyell, che è Principi di Geologia, mostra le tre colonne frontali del tempio di Serapide a Pozzuoli; esse testimoniano le osservazioni fatte dallo scienziato nel suo viaggio in Italia e dimostrano che il Tempio suddetto - attaccato dai datteri di mare, molluschi litofagi, ad un’altezza di circa tre metri dal suolo non, però, per tutta la lunghezza delle sue colonne, ma solo in una fascia ben nettamente identificabile ove i molluschi allignano - in passato era stato sommerso dalle acque e, successivamente, si era riportato in superficie, in un fenomeno di innalzamento progressivo del suolo detto bradisismo, ancora oggi osservabile nella cittadina flegrea.

La Vulcanologia nasce a Napoli nel XVIII secolo per tre motivi principali: la presenza delle tre aree vulcaniche del Vesuvio, dei Campi Flegrei e di Ischia, la loro facile accessibilità e la presenza di un centro culturale e politico di antica fama.

Il Vesuvio rappresenta un apparato poligenico (la sua attuale configurazione rappresenta il risultato di una serie di eventi succedutisi nel tempo) ad attività persistente; i Campi Flegrei sono un’ampia area vulcanica interessata da fenomeni di innalzamento e subsidenza del suolo; Ischia, infine, costituisce anch’essa un ampio campo vulcanico che si caratterizza soprattutto per la presenza di diffusi fenomeni di termalismo e dal processo di risorgenza del Monte Epomeo.
L’eruzione del Vesuvio del 1631 costituisce il momento di transizione ed evoluzione dall’interpretazione sovrannaturale dei fenomeni vulcanici a quella propriamente naturale, in vista, altresì, dell’imminente rivoluzione galileiana e del nuovo metodo scientifico.
L’Osservatorio Vesuviano, fondato nel 1841, ma entrato in funzione solo nel 1845, vede il suo primo Direttore nella figura di Macedonio Melloni, figlio di un ricco commerciante parmense e di una francese. Il Melloni studiò matematica e fisica e fu nominato professore di fisica teorica all’Università di Parma nell’anno 1827. Insegnò anche a Parigi e una volta tornato in Italia fu nominato professore di fisica all’Università di Napoli da Ferdinando II e ricoprì la carica di Direttore dell’Osservatorio dal 1847. La sua fama scientifica è legata soprattutto agli studi sul calore radiante, attraverso la dimostrazione che esso, ossia i raggi infrarossi, manifesta fenomeni di riflessione, rifrazione e polarizzazione uguali a quelli della luce. Da sottolineare l’organizzazione a Napoli nell’anno 1845 del VII Congresso degli scienziati italiani.
Tra i direttori dell’Osservatorio Vesuviano, merita una particolare menzione Luigi Palmieri, al quale deve essere riconosciuto il valore scientifico dei suoi studi condotti nel campo del magnetismo terrestre e la realizzazione, nel 1845, del cosiddetto apparecchio di induzione tellurica, col quale si poteva misurare l’effetto chimico-fisico delle correnti indotte. Palmieri fu il primo scienziato a rilevare la presenza di elio sulla Terra. Egli scoprì la presenza di questo gas sul Sole (dal quale prende il nome), ma ne dimostrò la presenza anche sulla Terra attraverso gli studi sulla linea spettrale D3, nel corso delle sue analisi sulla composizione della lava del Vesuvio.
Giuseppe Mercalli , sacerdote di fede cattolica, fu anche geologo, sismologo e vulcanologo. Allievo del naturalista lombardo Stoppani, conseguì la laurea in Scienze naturali e insegnò al seminario di Monza. Successivamente insegnò al Real Collegio di Reggio Calabria ed assunse la libera docenza in geologia all’Università di Catania. Il suo periodo napoletano iniziò nel 1892, quando insegnò vulcanologia e sismologia all’Università di Napoli. Nel 1911 assunse la direzione dell’Osservatorio Vesuviano e si distinse per una profonda riforma dell’Osservatorio stesso e per un approfondito programma di ricerca sul vulcano partenopeo, sulle sue eruzioni e sui loro fenomeni precursori rappresentati dall’attività sismica. Di non scarso rilievo l’osservazione e la valutazione degli effetti al suolo dei terremoti, quantificabili attraverso la famosa scala sismica che da lui prende il nome.
Non può essere trascurata neppure la figura di Giulio Grablovitz, scienziato triestino, ideatore della vasca sismica, un apparecchio da lui stesso progettato e realizzato che consentiva di ottenere dei sismogrammi affidabili anche per eventi sismici con epicentro a notevole distanza dal luogo di registrazione del terremoto. Consisteva in una vasca cilindrica infissa nel terreno e riempita d’acqua, all’interno della quale galleggiava un piatto di zinco di diametro leggermente inferiore a quello della vasca. Sul piatto erano collegate due leve amplificate, poste ad altezze diverse, riportanti, ad una delle estremità, un peso e, all’altra estremità, un pennino scrivente che registrava su un tamburo le oscillazioni del suolo. Il tamburo, azionato a motore, compiva un giro completo ogni 26 ore.
Non meno importante è la figura di Lord William Thompson, anche detto I Barone di Kelvin, scienziato irlandese al quale si devono i primi calcoli sull’età della Terra basati sul suo grado di raffreddamento. Il risultato della sua ricerca si rivelò errato, giacché assegnava al nostro Pianeta un età non superiore a 15 milioni di anni.

La teoria del tempo profondo, confermata dalle ricerche sulla radioattività naturale dei coniugi Curie, finirà per debellare totalmente la vecchia teoria del tempo mosaico, la quale considerava la comparsa dell’Uomo come unica finalità della nascita della Terra.

Di notevole rilievo è anche la figura di Alessandro Malladra, scienziato torinese e famoso vulcanologo. Egli successe a Mercalli come Direttore dell’Osservatorio Vesuviano; particolare interesse suscitò la sua opera Il Vesuvio dal 1906 al 1920, pubblicata nel 1926. L’importanza di questo scienziato è anche sottolineata dall’incarico ricevuto di Segretario Generale del Bureau della Sezione di Vulcanologia dell’International Union of Geodesy and Geophysics con sede a Napoli presso l’Osservatorio Vesuviano. Al Malladra è stata anche dedicata la malladrite, un minerale fluoro-silicato.

Tra i più importanti fondatori della Vulcanologia moderna in Europa va ricordato Alfred Rittmann. Nei suoi viaggi presso le varie scuole mineralogiche e petrografiche più importanti del mondo, approdò nel 1926 all’Istituto di Vulcanologia di Immanuel Friedlander di Napoli ove concentrò le proprie ricerche sul Vesuvio e l’Isola di Ischia. Le ricerche di Rittmann, che nel corso della sua vita ha ricoperto diversi incarichi, quali la direzione dell’Istituto di Vulcanologia presso l’Università degli studi di Catania e la Presidenza dell’Associazione Internazionale di Vulcanologia e Chimica dell’interno della Terra (IAVCEI) per ben tre mandati successivi, hanno messo in luce le relazioni esistenti tra evoluzione magmatica, tettonica e attività vulcanica.
L’ultima eruzione del Vesuvio del 1944, vede come Direttore dell’Osservatorio il Professore Giuseppe Imbò, il quale dovette affrontare notevoli difficoltà per non interrompere le proprie osservazioni sul parossismo eruttivo a causa dell’occupazione dei locali dell’Osservatorio Vesuviano da parte delle forze alleate anglo-americane.

E’ da ricordare, nel 1960 ad Helsinki la VII Assemblea Generale dell’International Union of Geodesy and Geophysics, alla quale si deve l’Upper Mantle Project che porterà alla definizione del paradigma della Tettonica Globale.

Un breve accenno va fatto al concetto di rischio vulcanico che si fonda sui tre elementi della previsione del fenomeno, della prevenzione del danno producibile e della resilienza, ossia della capacità di una comunità di rispondere in maniera positiva agli effetti di un evento traumatico, contenendo i danni ed evitando il collasso del sistema sociale.
La valutazione del rischio, rappresentabile come una funzione matematica data dal prodotto di tre fattori, pericolosità, vulnerabilità e valore esposto, è intesa fondamentalmente a contenere il rischio stesso nell’ambito della soglia di accettabilità o addirittura, se possibile, a porlo al di sotto di questa. Traguardo possibile questo solo attraverso la pianificazione territoriale, la realizzazione di misure strutturali e la creazione di sistemi d’allarme.

Si ringraziano, per le utili discussioni sulla tematica ampia e articolata trattata, la Dottoressa Elena Cubellis, il Professor Giuseppe Luongo e il Dottor Francesco Obrizzo.

Gennaro Di Donna