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Scritto da Marco Cirilli

Un Lab le cui radici affondano nei primissimi anni Novanta, che nel tempo ha raggiunto livelli di precisione e accuratezza tra i più elevati al mondo. La Sede di Palermo dell’INGV ospita il Laboratorio Isotopi dei Gas Nobili, nato con l’obiettivo di acquisire nuovi parametri nella sorveglianza geochimica dei gas liberi e fumarolici provenienti dalle principali aree vulcaniche italiane attraverso la misura del rapporto isotopico dell’elio. Per saperne di più abbiamo fatto qualche domanda al responsabile, Andrea Rizzo.

Andrea, quando nasce il Laboratorio?

Il Laboratorio Isotopi dei Gas Nobili è stato fondato agli inizi degli anni ‘90 presso l’ex Istituto di Geochimica dei Fluidi (IGF) del CNR di Palermo con l’obiettivo di acquisire nuovi parametri nell’ambito della sorveglianza geochimica attraverso la misura del rapporto isotopico dell’elio. 

Perché si studiano i gas nobili?

I gas nobili rappresentano degli eccellenti traccianti naturali per studiare i processi fisici in natura (sul pianeta Terra, ma anche nel sistema solare), per definire l’origine dei volatili terrestri ed il loro comportamento nei sistemi naturali. 

Cosa ci dicono questi traccianti?

Che la Terra è un sistema molto complesso, in cui differenti processi spesso si sovraimpongono modificando le caratteristiche primarie dei fluidi. In particolare, il rapporto isotopico dell’elio è un valido tracciante per riconoscere con mesi di anticipo migrazioni di magma dal mantello verso la superficie. 

A quando risalgono le prime analisi isotopiche di gas nobili?

Le prime analisi furono eseguite a Palermo nel 1992 e le prime applicazioni scientifiche riguardarono campioni di gas liberi e fumarolici provenienti dalle principali aree vulcaniche italiane. Dopo l’istituzione dell’INGV, il laboratorio è diventato patrimonio dell’Ente e dal 2000 è iniziato un percorso di innovazione tecnologica fino alla configurazione odierna. Contestualmente, è stato inserito e formato personale tecnico altamente specializzato ed affiatato (Mariano Tantillo e Mariagrazia Misseri), senza il quale il Laboratorio non avrebbe prospettiva. 

Che tipo di misurazioni effettuate?

In dettaglio, il Laboratorio è in grado di effettuare la misura elementare ed isotopica simultanea di elio, neon ed argon (He, Ne e Ar) in campioni di gas, acque e minerali/rocce, con livelli di precisione ed accuratezza tra i più elevati al mondo.

Quale strumentazione è presente nel laboratorio?

Il Laboratorio consta di 6 spettrometri di massa (e relative periferiche) ad elevata precisione ed accuratezza analitica, ognuno connesso ad una linea di purificazione ed un sistema di introduzione o estrazione gas (es. crusher), in grado di determinare l’abbondanza elementare ed isotopica dei gas nobili leggeri (He, Ne ed Ar) contenuti in fluidi, minerali e rocce. 

Con orgoglio, posso affermare che il laboratorio isotopi dei gas nobili dell’INGV è un riferimento nazionale ed internazionale per le applicazioni scientifiche di cui la Sezione di Palermo si occupa.

Sappiamo che il laboratorio è diviso in due campi di applicazione. Quali sono?

Avendo a disposizione 6 spettrometri di massa che possono analizzare He, Ne ed Ar, è stato possibile suddividere il laboratorio in due parti (ognuna con 3 spettrometri a disposizione) che si occupano di altrettanti campi di applicazione dei gas nobili. Il primo riguarda la misura isotopica di He, Ne ed Ar in gas ed acque, prelevati in qualsiasi ambiente naturale e finalizzati a studi di ricerca di base sui volatili della Terra ed al monitoraggio geochimico in aree vulcaniche e sismiche. Il secondo invece riguarda lo studio dei gas nobili in fluidi intrappolati in minerali e rocce (inclusioni fluide) provenienti da ambienti principalmente vulcanici finalizzati a studi di ricerca di base sul mantello e sul ciclo dei gas nobili in specifici sistemi vulcanici e contesti geodinamici. Misure analoghe sono anche fatte su cristalli di calcite formatisi durante processi sismogenetici, o in minerali (es. quarzo) precipitati durante mineralizzazioni. 

Foto 1 – Vista della parte di laboratorio in cui si analizzano i gas nobili contenuti in fluidi (gas e acque) ai fini della ricerca di base e della sorveglianza geochimica in aree vulcaniche e sismiche

Foto 2 – Vista della parte di laboratorio in cui si analizzano i gas nobili contenuti in minerali e rocce (inclusioni fluide), con in primo piano il sistema di frantumazione (crusher)