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Una nuova interpretazione degli strati superficiali del sottosuolo di Marte grazie alle immagini tomografiche ottenute dai dati del georadar installato sul rover Zhurong
Una nuova interpretazione del sottosuolo marziano nella regione di Utopia Planitia è oggetto di un articolo pubblicato su IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, frutto della collaborazione dell’IREA-CNR con il Key Laboratory of Lunar and Deep Space Exploration, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences.
Nel luglio 2020 è stata lanciata la prima missione cinese Tianwen-1 per l’esplorazione di Marte, che nel maggio 2021 ha visto l’atterraggio di un lander e di un rover nella regione meridionale di Utopia Planitia. Tra gli strumenti a bordo del rover Zhurong figura il Subsurface Penetrating Radar (RoSPR), il primo georadar a multipolarizzazione impiegato per esplorare il sottosuolo marziano. Questo radar opera in due bande di frequenza: la bassa (15-95 MHz) e l’alta (450-2150 MHz), sfruttando la capacità delle onde elettromagnetiche di penetrare materiali opachi e fornire informazioni sui target sepolti mediante il principio della diffusione elettromagnetica.
L’analisi si è concentrata sui dati radar a bassa frequenza raccolti lungo un percorso di circa 1840 m, coperto dal rover in 325 giorni marziani (sols). I dati sono stati elaborati tramite una strategia a due fasi: una prima fase di filtraggio per ridurre gli artefatti nei radargrammi e, successivamente, utilizzando una tecnica di inversione tomografica sviluppata presso i laboratori del’IREA-CNR, che ha permesso di ottenere immagini dettagliate del sottosuolo marziano fornendo informazioni sulla presenza, posizione e geometria approssimativa degli oggetti sepolti.
Le immagini tomografiche hanno rivelato una complessa stratigrafia del sistema suolo/sottosuolo marziano composta da tre distinti strati fino a una profondità massima di circa 40 m. Il primo strato, di uno spessore variabile da 5 ad 8 m, è costituito dalla regolite marziana, un materiale altamente poroso e omogeneo prodotto da impatti meteorici e processi atmosferici ed eolici. Il secondo strato, spesso 2-3 m, mostra discontinuità trasversali e un’assenza di riflessioni elettromagnetiche, suggerendo la presenza di un materiale fine e relativamente uniforme. Segue uno strato con uno spessore di 15-25 m che si distingue per forti riflessioni radar, indicative di un conglomerato con blocchi rocciosi a scala metrica.
La sequenza stratigrafica, con una diminuzione della dimensione dei grani verso l’alto, suggerisce una storia di processi atmosferici a lungo termine, impatti ripetuti ed eventi alluvionali. Durante un’antica fase di inondazione, la forte capacità di trasporto delle acque ha depositato materiali eterogenei e a grana grossa. Successivamente, con la diminuzione del volume d’acqua, si è attenuata la competenza dei flussi idrici superficiali e conseguentemente solo i materiali più fini sono stati trasportati e depositati nel secondo strato.
RoSPR LF data. (a) e (b) Radargrammi dopo il primo passo della procedura di elaborazione. (c) e (d) Immagini tomografiche corrispondenti ai radargrammi (a) e (b). Le immagini tomografiche mostrano le strutture sepolte dove il “rosso” indica le strutture con la risposta più forte in termini di segnali radar retrodiffusi. L’asse-x denota la distanza percorsa dal rover, mentre l’asse y denota la profondità del sottosuolo. Le tre line tratteggiate rappresentano il passaggio fra i tre strati
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Un approccio innovativo di imaging geodetico 4D svela i segreti del sistema di alimentazione vulcanica della caldera dei Campi Flegrei
Uno studio recentemente condotto da ricercatori dell’Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell’Ambiente di Napoli del Consiglio Nazionale delle Ricerche (IREA-CNR), dell’Instituto de Geociencias di Madrid del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IGEO-CSIC), dell'Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) - Osservatorio Vesuviano, del Canada Centre for Mapping and Earth Observation (CCMEO) e dell’University of Colorado, ha rivelato dettagli inediti sul sistema di alimentazione vulcanico dei Campi Flegrei e sulla sua evoluzione spazio-temporale.
Il lavoro, pubblicato sulla prestigiosa rivista Remote Sensing of Environment, si basa su un innovativo metodo di imaging 4D e rappresenta un significativo passo avanti nella comprensione delle complesse dinamiche della caldera flegrea, dimostrando come la sinergia tra competenze scientifiche possa produrre risultati di grande rilievo per la comunità scientifica e per la società.
“Abbiamo utilizzato una metodologia di inversione tomografica all'avanguardia che ha permesso di generare un'immagine accurata della sorgente responsabile delle deformazioni del suolo osservate tra il 2011 e il 2022 grazie a una tecnica che aggrega ripetutamente diverse sorgenti di sovrappressione”, spiega Pietro Tizzani, primo ricercatore dell’IREA e coordinatore della ricerca.
In particolare, i ricercatori hanno ottenuto una visione d'insieme della sorgente magmatica e delle regioni crostali sottoposte a stress dovuto alla migrazione del magma e dei fluidi caldi a esso associati, fornendo una rappresentazione 4D del sistema di alimentazione della caldera. Lo studio ha permesso di identificare un corpo magmatico principale tra i 3 e i 4 km di profondità, che, tra il 2018 e il 2020, si è espanso lateralmente a seguito di un nuovo impulso magmatico. Sono state inoltre individuate due regioni aggiuntive in sovrappressione: una, situata più in profondità, collega la sorgente principale con la crosta inferiore; l'altra, più superficiale, si trova tra Solfatara e Pisciarelli, estendendosi fino a circa 400 metri dalla superficie e potrebbe rappresentare il serbatoio dei fluidi idrotermali che alimentano le fumarole di quest’area.
Lo studio si basa su dati di deformazione del suolo acquisiti da costellazioni satellitari e analizzati mediante la tecnica DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar), insieme ai dati sismici dell'INGV-Osservatorio Vesuviano. Sono state processate oltre 800 immagini radar da satelliti come Sentinel (ESA-Programma Copernicus) e COSMO-SkyMed (Agenzia Spaziale Italiana), permettendo una ricostruzione dettagliata del campo delle deformazioni della caldera flegrea e una modellazione precisa della geometria del sistema di alimentazione vulcanica nel tempo. I risultati evidenziano anche l'esistenza di una zona di debolezza nella crosta sotto la caldera, costituita da strati fratturati di tufi, sedimenti marini e piroclastiti. Questa regione potrebbe facilitare l'accumulo di fluidi caldi e l'eventuale risalita del magma.
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I dati di osservazione della Terra per il monitoraggio ambientale a Bari per la Notte Europea dei Ricercatori
Bari si trasforma in un laboratorio a cielo aperto per celebrare insieme una notte dedicata alla scienza e all'innovazione. Il 27 Settembre, Piazza Umberto I ospiterà la Notte Europea dei Ricercatori, un'iniziativa promossa dalla Commissione Europea nell’ambito delle azioni Marie Curie per avvicinare il grande pubblico al mondo della ricerca.
In qualità di partner del progetto SHARPER (SHAring Researchers’ Passion for Education and Rights), il CNR sarà protagonista assoluto della manifestazione. Molti ricercatori degli Istituti dell’Area della Ricerca del Cnr di Bari, in collaborazione con quelli di UNIBA, POLIBA, LUM, INFN, ISTAT, CREA, l'Irccs-Istituto Tumori Bari "Giovanni Paolo II" e con il patrocinio del Comune di Bari, hanno contribuito all’organizzazione di un ricco programma di eventi per tutte le età e presenteranno i risultati delle loro ricerche in modo coinvolgente e interattivo, offrendo al pubblico l'opportunità di conoscere da vicino il mondo della scienza e di fare domande ai protagonisti. Tra loro anche i ricercatori dell’IREA, che mostreranno come utilizzano i dati per valutare la qualità dei suoli, monitorare gli effetti dei cambiamenti climatici e prevenire il dissesto idrogeologico
Sul sito SHARPER Bari è possibile scoprire il programma completo della manifestazione a questo link SHARPER Bari - La Notte Europea dei Ricercatori 2024
Altre informazioni sono reperibili al link Bari si illumina di scienza: una notte per scoprire, sperimentare, domandare | Consiglio Nazionale delle Ricerche
L’appuntamento è per venerdì 27 Settembre dalle 10:00 alle 22:00 in Piazza Umberto I, Bari.
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Incendi Boschivi in Sardegna: la costellazione Copernicus per il monitoraggio in tempo reale e la valutazione dei danni
Grazie all’analisi di questi dati è stato possibile realizzare le mappe di estensione delle aree bruciate e severità dei fuochi riportate in Figura 2 e stimare una superficie interessata di più di 11000 ettari con livelli di danno molto intenso e perdita del patrimonio naturale. Lo studio dell'incendio boschivo del Montiferru conferma come l'uso combinato di dati Sentinel 1 e Sentinel 2 rappresenti un potente strumento, ormai maturo, capace di monitorare le aree interessate dal fuoco, mentre l’evento stesso è in corso, e fornendo una rapida valutazione dei danni associati subito dopo che l’evento è terminato. Si noti come in Figura 1 per la data del 25 luglio vi sia un perfetto accordo tra fuochi attivi e mappatura da dati RADAR (le zone più scure sono quelle associate agli incendi). Lo strumento radar si è rivelato in questo caso interessante per lo studio delle fasi di innesco della catena di incendi verificatisi nell’area di interesse e per studiarne i meccanismi di propagazione. Infine, le aree bruciate e le mappe della severità dei fuochi possono fornire preziose informazioni geo spaziali per guidare, ad esempio, indagini sul campo post-evento e quale supporto alla pianificazione delle attività di mitigazione e prevenzione da futuri eventi calamitosi.
Pubblicate le Linee Guida per l'utilizzo dei dati interferometrici satellitari ai fini dell'Interpretazione del comportamento strutturale delle costruzioni
Planetary Health: quali relazioni tra natura, ricerca, società e politica?
Ulteriori informazioni sono sul sito del centenario CNR.
Notte Europea dei Ricercatori 2023
NOTTE EUROPEA DEI RICERCATORI “MEET ME TONIGHT”: faccia a faccia con CREO-CNR, la rete outreach degli Istituti CNR della Campania
L’Irea a Expo Dubai 2020
Le ricerche sulla scoperta di acqua su Marte tra le 7 attività più significative del CNR condotte nel 2021
Il Focus dell’ultimo numero del 2021 dell’Almanacco della Scienza, quindicinale del Consiglio Nazionale delle Ricerche, riporta le attività di ricerca più significative dell’anno per i sette Dipartimenti del Consiglio Nazionale delle Ricerche. Il Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti (DIITET) ha indicato quale risultato più rilevante nel 2021 gli ultimi sviluppi delle attività di ricerca riguardanti la scoperta di acqua su Marte.
La presenza di acqua liquida presente sotto la calotta polare meridionale di Marte, in particolare nella regione di Ultimi Scopuli, rilevata a partire da osservazioni del radar Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (Marsis) è stata oggetto di una prima pubblicazione su “Science” nel 2018. La scoperta, da parte di un team di ricerca interamente italiano del quale faceva parte anche l'Istituto per il Rilevamento Elettromagnetico dell'Ambiente, ha riacceso il dibattito sull'origine e la stabilità di acqua liquida nel sottosuolo marziano. In seguito, il lavoro “Multiple subglacial water bodies below the South Pole of Mars unveiled by new Marsis data” pubblicato su “Nature Astronomy” ha riguardato la scoperta di ulteriori laghi di acqua salata nel sottosuolo del polo sud marziano, rafforzando l'ipotesi della presenza di acqua liquida.
Marsis è un radar che assicura una risoluzione nel ghiaccio puro di circa 50 metri e che investiga il sottosuolo fino alla profondità (per le calotte polari) di circa 3,7 km. Le osservazioni di Marsis sono state analizzate adattando le procedure comunemente utilizzate per l'elaborazione di dati da un radar terrestre al fine di discriminare tra condizioni basali subglaciali umide e secche. Infatti, in Antartide e Groenlandia la combinazione di analisi qualitative (morfologia del substrato roccioso nell'immagine radar) e quantitative (caratteristiche del segnale) viene utilizzata proprio per rilevare la presenza di acqua subglaciale. Va inoltre sottolineato come la metodologia di elaborazione impiegata in tale lavoro sia completamente diversa da quella utilizzata in quello pubblicato su “Science” nel 2018 e rende confidenti nell'affidabilità dei risultati riportati in entrambi gli articoli.
L'analisi ha confermato la presenza del lago già individuato nel 2018 e fornito risultati inaspettati, che mostrano la presenza di tre nuove aree caratterizzate da pozze liquide. È quindi ragionevole supporre che acqua liquida possa essere presente in maniera diffusa alla base del SPLD (South Polar Layered Deposits), anche se potrebbe essere molto difficile rivelarla.
Per quanto riguarda le possibili cause della presenza di acqua liquida, in assenza di dati sul flusso di calore o di prove geologiche, sono state fatte diverse ipotesi in gran parte speculative e che non tengono in conto adeguatamente le osservazioni planetarie fino a oggi effettuate. L'ipotesi presentata nel lavoro si basa sull'esistenza di acqua ipersalina, cioè acqua con un'elevata concentrazione di sali disciolti. La possibilità di estesi corpi idrici ipersalini su Marte è particolarmente eccitante a causa della potenziale esistenza di vita microbica, come organismi estremofili, anaerobi e aerobi. I corpi di acqua alla base del Polo Sud marziano rappresentano quindi aree di potenziale interesse astro-biologico e sarebbe auspicabile che future missioni su Marte si focalizzino su questa regione.
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