Il radon che racconta l’Etna: otto anni di dati per capire come si muove il magma
A cura di Salvatore Giammanco, Luca Frasca, Filippo Murè, Marco Neri, Paolo Principato, Marco Viccaro
Un gas invisibile che parla il linguaggio del vulcano
Quando si parla di monitoraggio vulcanico, la mente corre subito ai sismografi, ai GPS, alle telecamere termiche, al pennacchio di gas emessi dalle bocche sommitali. Eppure, tra i tanti segnali che un vulcano può offrirci, ce n’è uno silenzioso, invisibile e sorprendentemente eloquente: il radon. È un gas nobile radioattivo, prodotto dal decadimento dell’uranio nelle rocce, che vive appena 3,8 giorni. Una vita brevissima, ma sufficiente per registrare ogni variazione nella permeabilità del suolo, ogni apertura di nuove fratture, ogni movimento di fluidi nel sottosuolo. In altre parole, il radon è un sensore naturale che reagisce a ciò che accade dentro il vulcano.
Cosa sappiamo sulle relazioni tra radon e vulcanismo?
Lo studio del gas radon in relazione ai fenomeni vulcanici sull’Etna non è una novità assoluta, in quanto già dai primi anni del Nuovo Millennio sono stati effettuati studi a riguardo da parte di alcuni ricercatori dell’Osservatorio Etneo dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia. Un importante esempio è rappresentato dal lavoro di Alparone e colleghi, del 2005, in cui viene investigato il comportamento del gas radon nel periodo che va da settembre a novembre del 1998, durante il quale il Cratere di Sud-Est dell’Etna è stato particolarmente attivo dando luogo a dieci episodi parossistici (Figura 1). Il campionamento in continuo del radon è stato effettuato tramite l’installazione di una sonda in corrispondenza dell’ormai non più esistente edificio di Torre del Filosofo, situato sull’alto fianco meridionale dell’Etna, ad una quota di circa 2940 m s.l.m. I risultati di questo studio hanno mostrato che le emissioni di radon sono aumentate in modo anomalo ed impulsivo quando le eruzioni del Cratere di Sud-Est sono diventate molto energetiche e di tipo parossistico. Ben cinque episodi parossistici, gli ultimi e più energetici della sequenza, sono stati preceduti da forti picchi nell’attività del radon nell’arco di circa 46 ore prima di ognuna delle fontane di lava.
Figura 1 - Diagrammi dei dati raccolti da Alparone et al., 2005 dalla sonda radon installata a Torre del Filosofo; le barre verticali grigie rappresentano gli eventi eruttivi. Pannello “a”: attività del radon nel suolo (linea nera) e tremore vulcanico (linea arancione). La linea orizzontale viola corrisponde a un valore di ²²²Rn pari a 16 Bq m?³, che può essere considerato il limite superiore dei livelli di fondo del radon nel suolo nel sito di monitoraggio. Le anomalie di radon identificate sono indicate con I–V. Pannello “b”: livelli di umidità dell’aria (linea azzurra) e temperatura dell’aria (linea blu) registrati a Torre del Filosofo.
La stessa configurazione di acquisizione dei dati di radon è stata utilizzata da Falsaperla e colleghi in uno studio pubblicato nel 2014, in cui sono stati presi in considerazione vari parametri, fra cui il radon, per condurre un’indagine multidisciplinare su altri episodi parossistici avvenuti al Cratere di Sud-Est durante la primavera del 2007 (Figura 2). Lo studio evidenzia, in particolare, che durante i periodi inter-eruttivi sono stati osservati ricorrenti episodi di instabilità sismica sotto forma di temporanei aumenti dell'ampiezza del tremore vulcanico, che, tuttavia, non hanno portato a un’attività eruttiva. Queste instabilità sono state accompagnate da anomalie nell’emissione di radon dal suolo, nel flusso di anidride solforosa (SO2) nel pennacchio e da anomalie di emissione termica dal vulcano.
Figura 2 - Evoluzione temporale dei parametri analizzati da Falsaperla et al., 2014 relativi a: (a) dati termici, (b) flusso giornaliero di SO?, (c) pressione barometrica, (d) temperatura del suolo, (e) radon nel suolo, e (f) ampiezza del tremore vulcanico dal 21 febbraio al 20 aprile 2007. Le bande verticali rosa e azzurro chiaro indicano, rispettivamente, i periodi in cui le variazioni dei parametri sono state associate a impulsi di gas o a fratturazione delle rocce. Le bande verticali bianche indicano i periodi in cui l’andamento dei parametri non può essere attribuito con chiarezza né a impulsi di gas né a episodi di fratturazione. La freccia gialla indica l’esplosione del 19 marzo. I due parossismi eruttivi (frecce rosse) si sono verificati il 29 marzo e il 10–11 aprile.
Nel 2016 Neri e colleghi hanno effettuato un ulteriore studio che prende in considerazione le variazioni anomale nel rilascio di radon nel periodo 19 novembre 2009 – 13 aprile 2011 in un sito tutt’ora esistente e attivo nell’ambito del monitoraggio del radon sull’Etna, chiamato ERN4, localizzato nell’area della stazione turistica di Piano Provenzana in prossimità sia del Rift di Nord-Est del vulcano sia dell’importante e attiva faglia della Pernicana. I dati di radon sono stati esaminati tenendo anche conto dei parametri meteorologici, che possono influenzare in maniera significativa il rilascio di questo gas in superficie, confrontando i risultati con i valori di uranio misurati in campioni di rocce sia vulcaniche sia del basamento sedimentario dell’Etna. Tutti i dati sono stati sintetizzati in un modello fisico che identifica le fonti di radon, evidenzia il suo meccanismo di trasporto verso la superficie e ipotizza come tale meccanismo possa cambiare in conseguenza di eventi sismici e vulcanici. Lungo il Rift di Nord-Est dell'Etna, il radon viene rilasciato principalmente da una sorgente posta a profondità inferiore a 1400 m, con una velocità di risalita superiore a 50 m/giorno. Sono state riconosciute anomalie di radon legate essenzialmente a due fattori diversi: uno di natura tettonica e uno di origine vulcanica (Figura 3). Questi risultati hanno rappresentato un passo significativo verso una migliore comprensione dei meccanismi endogeni che causano variazioni nelle emissioni di radon dal suolo nei vulcani attivi.
Figura 3 – Da Neri et al., 2016. a) Confronto tra diversi segnali: medie giornaliere dell’attività del radon, rilascio di strain associato agli eventi sismici e parossismi eruttivi dell’Etna (frecce nere) avvenuti durante il periodo studiato. Le bande verticali rosa indicano i periodi di incremento costante e abbastanza regolare dell’attività del radon, della durata di circa 7 settimane, che hanno preceduto gli eventi sismici ed eruttivi. b) Andamento temporale dei valori residui di radon ottenuti tramite analisi di regressione lineare, con l’indicazione delle soglie di anomalia (linee orizzontali) ricavate dal grafico di probabilità normale. I cerchi gialli indicano i principali residui anomali del radon.
Uno studio recente di Giammanco e colleghi, pubblicato a febbraio del 2026, ha aggiunto nuovi elementi alla conoscenza del comportamento di questo gas. Tra il 2023 e il 2025, i dati di radon nel suolo monitorati in un sito (denominato ERN9) ubicato nei pressi dell’area turistica del Rifugio Sapienza a circa 2000 m s.l.m. sono stati incrociati, usando un innovativo approccio probabilistico, con l'attività sismica dell’Etna per decifrare i movimenti del magma nei condotti del vulcano (Figura 4). I risultati mostrano una chiara connessione: le anomalie del radon spesso precedono l'aumento del tremore vulcanico e l'attività stromboliana ai crateri sommitali, con una probabilità che cresce nei tre giorni successivi all’accadimento di ogni anomalia, fino ad un massimo di circa il 46%. Mentre il gas si rivela un ottimo precursore a breve termine per le attività eruttive di tipo Stromboliano, il legame con i parossismi e i terremoti appare invece più sfumato, se non assente.
Figura 4 – Esempio di correlazione temporale tra anomalia di attività di radon nel suolo (linea grigia), dell’RMS sismico (linea rossa) e di attività eruttiva registrate durante il periodo 24 novembre – 5 dicembre 2023. Nella parte superiore del grafico sono riportati gli eventi eruttivi concomitanti, distinti per tipologia: parossismi al Cratere di Sud-Est - SEC (linea arancione), attività stromboliana al SEC (linea blu scuro) ed effusioni laviche (linea verde). Si osserva chiaramente che l’anomalia di radon (tagliata al valore di 40.000 Bq/m3 per motivi grafici) inizia circa tre giorni prima dell’aumento di tremore associato al parossismo del 1° dicembre 2023 al Cratere di Sudest e circa due giorni prima dell’effusione lavica che ha preceduto la fase parossistica di questa eruzione.
Un ulteriore articolo di Giammanco e colleghi, pubblicato sempre nel febbraio del 2026, rappresenta un passo avanti importante in questo campo. Per la prima volta viene analizzata una serie temporale di radon lunga otto anni, dal 2015 al 2023, registrata in un sito strategico collocato sulla frattura apertasi sul fianco sud orientale dell’Etna nel corso dell’eruzione del 1989. È la serie di dati più lunga mai ottenuta sul vulcano e una delle più estese al mondo in ambiente vulcanico attivo. Non si tratta solo di un archivio di dati: è un racconto continuo dell’attività dell’Etna, letto attraverso un gas che risponde in tempo reale ai cambiamenti del sistema magmatico in tutte le sue manifestazioni.
La stazione ERN8: un punto in cui il vulcano “respira”
La stazione ERN8, dove i dati sono stati raccolti, si trova in un luogo particolarmente sensibile. La frattura del 1989 è un punto in cui il vulcano “respira”: qui, da oltre trent’anni, si osservano degassamenti diffusi di CO2 e radon, e la permeabilità del suolo è tale da registrare anche variazioni minime di stress o pressurizzazione del sistema vulcanico. La sonda radon è installata nel suolo a circa un metro e mezzo di profondità, protetta da un tubo in PVC e collegata a un sistema di alimentazione solare e di trasmissione dei dati. Ogni ora la sonda registra il valore di concentrazione di radon e la temperatura dell’aria, creando un flusso continuo di informazioni che vengono acquisiti dai computer dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia di Catania e quindi analizzati dai ricercatori.
Misurare il radon è relativamente semplice; interpretarlo, molto meno. Infatti, il radon risente fortemente delle condizioni ambientali: temperatura, pressione atmosferica, pioggia, cicli stagionali. Per questo, una parte fondamentale dello studio è dedicata alla “pulizia” del segnale dall’influenza di tutti questi fattori esterni al vulcano. Al riguardo, è necessario applicare tecniche avanzate di analisi spettrale e trasformate wavelet per distinguere ciò che è “rumore” da ciò che è “vulcano”. È un lavoro complesso, ma necessario: senza filtraggio, il radon sarebbe un segnale spesso troppo confuso per essere utile ai fini del monitoraggio.
Cosa raccontano otto anni di radon: intrusioni, parossismi e segnali precursori
Una volta ripuliti, però, i dati raccontano una storia chiara. Le variazioni del radon coincidono con alcuni dei principali episodi eruttivi degli ultimi anni: i parossismi della Voragine del 2015–2016, l’eruzione laterale del 24 dicembre 2018, la lunga sequenza parossistica del Cratere di Sud Est tra il 2020 e il 2022, fino ai parossismi del 2023. In molti casi, il radon mostra anomalie prima degli eventi, suggerendo che il sistema si stava pressurizzando o che nuove fratture si stavano aprendo. In altri casi, le anomalie accompagnano intrusioni magmatiche che non hanno prodotto eruzioni immediate, ma che sono state registrate dalla sismicità e dalla deformazione rilevate dalle altre reti di monitoraggio dell’INGV (Figura 5).
Figura 5 – Modelli di degassamento magmatico utilizzati per spiegare la maggior parte delle anomalie di radon osservate durante il periodo 2015-2023 (da Giammanco et al., 2026): le figure a) e b) mostrano la propagazione relativamente lenta (da giorni a settimane) del radon quando nuovo magma intrude sotto il vulcano e rimane temporaneamente immagazzinato in profondità nelle camere magmatiche per un periodo relativamente lungo. Il rilascio pulsante dei volatili magmatici genera onde di pressione che si propagano attraverso l’edificio vulcanico, principalmente lungo le faglie, causando un iniziale aumento delle emissioni di radon (a), seguito da una diminuzione (b). Le figure c) e d) rappresentano invece il caso di magma ricco in gas che risale rapidamente verso la superficie senza pause significative, dando luogo a eruzioni parossistiche o a forti attività stromboliane. In questo scenario si verifica inizialmente un effetto “gas-piston” quando il magma comincia a risalire ed è ancora all’interno dell’intervallo di profondità strutturale del sistema vulcano-tettonico monitorato (c). Successivamente si manifesta un “effetto Bernoulli” (o di aspirazione dei gas) mentre il magma migra rapidamente verso i crateri sommitali fino a innescare l’eruzione (d). In questo caso, le anomalie di radon assumono la forma di picchi: anche qui si osserva un rapido aumento seguito da una rapida diminuzione.
Uno degli episodi più sorprendenti è quello dell’autunno 2019, quando la stazione ERN8 registra un picco di 13,4 milioni di Bq/m³ (Bequerel per metro cubo, l’unità con cui si misura il radon), ovvero tre ordini di grandezza sopra la media. Non è un errore strumentale, né un effetto meteorologico. È un segnale reale, legato a una fase di forte instabilità del sistema magmatico, che precede la sua riattivazione del 2019–2020. Un picco così intenso non era mai stato osservato in questo sito dell’Etna e rappresenta uno dei risultati più notevoli dello studio.
Ma la vera forza del lavoro sta nell’integrazione con i dati petrologici. Gli autori confrontano le anomalie radon con le informazioni ricavate dai cristalli delle lave eruttate nello stesso periodo: zonature, diffusion chronometry, tempi di ricarica magmatica. E ciò che emerge è una coerenza molto singolare. Quando il radon aumenta, anche i cristalli mostrano segnali di arrivo di nuovo magma nei serbatoi del vulcano. Quando il radon diminuisce, il sistema tende a stabilizzarsi. È la prima volta che sull’Etna si dimostra una correlazione così chiara tra un gas del suolo e i processi di ricarica magmatica con questo elevato dettaglio temporale.
Potenzialità, limiti e prospettive future
Questo non significa che il radon sia pronto per diventare un precursore operativo. Il metodo ha limiti importanti: è influenzato dall’ambiente, ha un raggio d’azione molto locale, richiede reti dense e ben distribuite. Una sola stazione non può descrivere l’intero vulcano. Tuttavia, lo studio dimostra che il radon è una “sentinella” sensibile, capace di cogliere variazioni legate a intrusioni e pressurizzazioni del sistema, e che può diventare un tassello prezioso nel mosaico del monitoraggio integrato di un vulcano attivo come l’Etna.
Le prospettive future sono chiare: espandere la rete radon, integrare i dati in tempo reale con sismicità, deformazione e altri dati geochimici, sviluppare modelli fisici del degassamento, applicare tecniche di machine learning per riconoscere pattern precursori. E soprattutto, continuare a confrontare il radon con i dati petrologici, perché è proprio in questa sinergia che si potrebbe nascondere la chiave per interpretare correttamente il segnale e aprire dunque nuove strade per il monitoraggio dei vulcani attivi. Il radon non è più solo un gas misterioso e poco comprensibile: è un narratore attento, che registra ciò che accade nel cuore del vulcano e lo restituisce in superficie sotto forma di variazioni misurabili. Sta ai ricercatori imparare a leggerle.
Bibliografia essenziale per approfondimenti
- Alparone S., Behncke B., Giammanco S., Neri M., Privitera E. (2005). Paroxysmal summit activity at Mt. Etna monitored through continuous soil radon measurements. Geophysical Research Letters 32, L16307, https://doi.org/10.1029/2005GL023352
- Giammanco S., Maiolino V., Ursino A., Neri M., Frasca L., Maugeri S. R. Murè F., Principato, P. (2026). Integrated Monitoring of Soil Radon Gas and Seismic Activity to Detect Volcanic Unrest at Mount Etna (Italy), 2023–2025. Quaternary 9 (1), 16. https://doi.org/10.3390/quat9010016
- Giammanco S., Frasca L., Murè F., Neri M., Principato P., Viccaro M. (2026). In-soil radon at Mt. Etna (2015-2023): Insights into magma dynamics and applications to volcano monitoring, Journal of Volcanology and Geothermal Research 472, 2026, 108575. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2026.108575
- Falsaperla S., Behncke B., Langer H., Neri M., Salerno G., Giammanco S., Pecora E., Biale E. (2014). “Failed” eruptions revealed by the study of gas emission and volcanic tremor data at Mt. Etna, Italy. International Journal of Earth Sciences (Geol Rundsch) 103, 297-313. https://doi.org/10.1007/s00531-013-0964-7
- Neri M., Ferrera E., Giammanco S., Currenti G., Cirrincione R., Patanè G., Zanon V. (2016). Soil radon measurements as a potential tracer of tectonic and volcanic activity. Scientific Reports 6, 24581. https://doi.org/10.1038/srep24581