Come nasce un terremoto?

Capire come e perché si genera un terremoto è una delle questioni più affascinanti e difficili della sismologia moderna. Da tempo i ricercatori si chiedono se, nei primissimi secondi di un sisma, sia possibile capire se si tratterà di un evento lieve o di una catastrofe. Un nuovo studio condotto da Valeria Longobardi, Simona Colombelli e Aldo Zollo del Dipartimento di Fisica “Ettore Pancini” dell’Università Federico II, pubblicato sulla rivista Nature Communications Earth & Environment, offre una risposta innovativa a questo enigma.

La ricerca propone infatti una visione deterministica dell’origine dei terremoti: già nei primi istanti della rottura della crosta terrestre si troverebbero le informazioni sulla magnitudo e sull’energia finale del sisma. Quando la crosta terrestre si frattura, l’energia accumulata nelle rocce si libera sotto forma di onde sismiche. Tuttavia, non tutti i terremoti si sviluppano nello stesso modo: alcuni restano locali e di breve durata, altri si propagano per centinaia di chilometri, liberando un’enorme quantità di energia distruttiva. Finora, gli studiosi si dividevano tra due ipotesi: quella non deterministica, secondo cui tutti i terremoti iniziano uguali e solo dopo se ne determina la grandezza, e quella deterministica, secondo cui la magnitudo è già definita nei primi istanti dell’evento.

Per verificare questa ipotesi, i ricercatori della Federico II hanno analizzato migliaia di terremoti in tutto il mondo, con magnitudo comprese tra 4 e 9, utilizzando registrazioni ad alta precisione provenienti da accelerometri e sismometri.
Lo studio si è concentrato sui primi secondi delle onde P, le prime a essere rilevate durante un sisma. È emerso che la velocità di crescita dell’ampiezza del segnale diminuisce all’aumentare della magnitudo: i terremoti più forti mostrano un inizio più lento ma una maggiore energia complessiva, mentre quelli piccoli crescono più rapidamente ma restano limitati. Questo comportamento è stato spiegato attraverso un modello fisico che descrive la propagazione della frattura: nei grandi terremoti, la velocità di rottura aumenta più lentamente e la fase iniziale di accelerazione — detta “breakout” — lascia una vera e propria firma fisica nei primi secondi del segnale. Ciò dimostra che ogni terremoto porta impressa fin dall’inizio la propria “identità”, contraddicendo l’idea che tutti partano allo stesso modo.

Oltre al valore teorico, la ricerca ha anche importanti implicazioni pratiche. Comprendere la relazione tra la pendenza iniziale del segnale sismico e la magnitudo può migliorare i sistemi di allerta precoce (Earthquake Early Warning Systems), che servono a lanciare avvisi pochi secondi prima dell’arrivo delle onde più distruttive. Stimare in tempo reale la grandezza di un sisma permetterebbe di attivare rapidamente misure di sicurezza, come fermare treni, chiudere condutture o evacuare edifici, guadagnando preziosi secondi per salvare vite umane. Questo studio, frutto dell’eccellenza scientifica della Federico II, rappresenta un passo avanti fondamentale verso una comprensione più profonda della fisica dei terremoti e verso una società più preparata e sicura di fronte al rischio sismico.

Riferimento: Longobardi, V., Colombelli, S. & Zollo, A. The deterministic behaviour of earthquake rupture beginning. Commun Earth Environ 6, 883 (2025). https://doi.org/10.1038/s43247-025-02814-z