Durante l'esplorazione di una coppia di grotte nell'Illinois nel 2008, Samuel Panno ha notato una cosa peculiare: alcune delle stalagmiti - formazioni rocciose a forma di cono che si alzano dai pavimenti delle caverne - avevano escrescenze più piccole e vicine di colore più chiaro, suggerendo che avevano formato più recentemente.
Le stalagmiti bianche sfalsate erano alte circa due pollici e crescevano su stalagmiti marroni più alte in entrambe le grotte. "Sembrava che qualcuno avesse lasciato cadere il gelato dal cono sopra [le più grandi stalagmiti]", ha detto Panno, che è un ricercatore dell'Università dell'Illinois e dell'Illinois State Geological Survey.
Quando lui e i suoi colleghi hanno scoperto simili accoppiamenti di stalagmiti nelle caverne di altri due stati del Midwest, hanno deciso di indagare. Utilizzando tecniche di datazione del rock, gli scienziati hanno calcolato l'età delle nuove crescite di stalagmiti e sono rimasti sorpresi di scoprire che avevano tutti circa 200 anni. "Ciò si correla molto bene con una serie di terremoti nella regione avvenuti nel 1811 e nel 1812", ha detto Panno.
Un'idea cominciò a formarsi nelle menti degli scienziati: forse le coppie di stalagmiti che avevano scoperto erano dovute a terremoti che interrompevano il normale processo di formazione delle stalagmiti. Le stalagmiti sono formate da goccioline di acqua mineralizzata che cadono dai soffitti delle caverne e i terremoti potrebbero lasciare il segno sulla crescita delle stalagmiti spostando il terreno e alterando il flusso di una goccia d'acqua.
Se il sospetto della squadra fosse corretto, allora le stalagmiti potrebbero servire come preziosi "indicatori del terremoto paleoearth" che potrebbero fornire indizi sui tempi, l'entità e l'origine dell'attività del terremoto del passato.
In un nuovo studio, pubblicato nel numero del 13 settembre del Bulletin of the Seismological Society of America, Panno e il suo team hanno testato questa ipotesi. Gli scienziati hanno utilizzato una varietà di tecniche di datazione per determinare l'età delle nuove crescite di stalagmiti in diverse grotte nel sistema di faglie della Wabash Valley negli Stati Uniti del Midwest, e le hanno confrontate con i tempi dei terremoti noti nella regione.
"A volte prenderemo un'intera stalagmite e la taglieremo a metà per aprirla come un libro in modo da poter uscire con le diverse fasce di crescita", ha detto Panno. "Altre volte, useremo un trapano per prendere un piccolo nucleo e datarlo."
Tra quattro stalagmiti nella grotta di Donnehue in Indiana, gli scienziati hanno trovato una coppia di stalagmiti a due gemelli che aveva smesso di crescere circa 100.000 anni fa e poi ha ripreso la crescita circa 6.000 anni fa, sovrapponendosi con un terremoto di magnitudo 7 nella regione. Un'altra stalagmite più giovane ha iniziato a crescere circa 1.800 anni fa - in coincidenza con un terremoto di magnitudo 6, 2 - e ha mostrato successivamente cambiamenti nel suo asse di crescita che si sono sovrapposti ad altri eventi sismici nella vicina zona sismica di New Madrid.
Gli scienziati erano già a conoscenza di entrambi questi antichi terremoti da altri studi sul terreno scosso nei sedimenti antichi. Ma mentre le date dei cosiddetti studi di paleoliquifazione sono affidabili solo fino a circa 35.000 anni, a causa delle limitazioni della tecnica di datazione al radiocarbonio utilizzata per calcolare l'età dei sedimenti, l'età delle stalagmiti viene calcolata utilizzando una tecnica diversa, chiamata datazione uranio-torio, che potrebbe potenzialmente consentire agli scienziati di scoprire vecchie firme del terremoto risalenti a mezzo milione di anni fa.
"Questo ha il potenziale per permetterci di guardare molto più indietro nel tempo", ha detto John Tinsley, scienziato emerito del Geological Survey degli Stati Uniti che non è stato coinvolto nello studio.
Tinsley ha aggiunto che, poiché la crescita delle stalagmiti può essere influenzata anche da altri fattori, come i cambiamenti climatici che causano l'essiccamento di una fonte di gocciolamento, la costruzione di un caso forte per i terremoti antichi che non sono già noti richiederà la ricerca di più coppie di stalagmiti di età simili in più grotte.
In effetti, Panno afferma che la maggior parte dei cambiamenti di stalagmite osservati dal suo team erano correlati a inondazioni o cambiamenti climatici, ma il nuovo studio dimostra che è possibile districare questi effetti da quelli innescati dai terremoti.
Avere una visione più chiara dei terremoti del passato potrebbe fornire preziose informazioni sui futuri terremoti, ha detto Panno. "È importante comprendere la periodicità dei principali terremoti lungo queste zone sismiche perché più ne sappiamo", ha aggiunto, "meglio è che le agenzie statali, federali e locali possano essere pronte a prendere decisioni su cosa fare se sembra siamo in ritardo per un altro. "
