Il Terremoto come modulatore del rapporto tra l’uomo e l’ambiente: interazioni tra ambiente biotico e il processo sismogenetico

I risultati di recenti studi che hanno interessato l’area delle Stretto di Messina distrutta dal terremoto del dicembre 1908, si incrociano proponendo uno scenario assolutamente nuovo su ciò che un catastrofico evento naturale può indurre sull’uomo anche come effetti di tipo genetico. Se da un lato le ricerche svolte nell’ambito delle scienze della terra ( progetto INGV-DPC “Valutazione del potenziale sismogenetico e probabilità dei forti terremoti in Italia”) hanno mostrato che nell’area dello Stretto di Messina persistono anomalie di degassamento dai suoli con emissione di CO2 , metano e radon ben al di sopra dei valori normali, dall’altro, ricerche di carattere genetico mostrano che la popolazione vivente in quest’area presenta una mutazione genetica (allele DR11) in percentuale maggiore rispetto agli altri siciliani e calabresi. Il filo che unisce i risultati di queste ricerche è la possibilità che sia da ricercarsi nel rilascio di elementi perturbanti (probabilmente radioattivi come il radon) la causa delle mutazioni osservate. La distribuzione, eterogenea, ma non irregolare e disordinata delle mutazioni, non può essere attribuita a fluttuazioni casuali o a deriva genetica, piuttosto l’ordinata e graduale riduzione di frequenza del DR11 in funzione dalla distanza dallo stretto unitamente alle valutazioni basate sulla riduzione nel tempo della sua frequenza, portano a concentrare l’attenzione su un evento scatenante accaduto circa un secolo fa in quell’area, identificabile con il terremoto del 1908. Tenuto conto che non ci sono effetti diretti di un sisma in grado di interagire con la salute umana (se non ferite, paura) si ipotizza che non sia direttamente il terremoto come tale la causa scatenante della mutazione genetica osservata ma qualcosa che ad un forte evento sismico possa essere legata. Identificare come causa scatenante un evento naturale violento, il terremoto in questo caso, vuol dire instaurare un collegamento tra il sistema biologico modificato e un sistema abiotico modificante anche se, verosimilmente, non è corretto identificare il terremoto come causa. Non sembra infatti che tutti i terremoti provochino simili modificazioni. Il fenomeno più probabile che può avere reso disponibile l’agente modificante appare essere il degassamento, che avviene sempre ed in modo spontaneo dall’interno della terra verso l’atmosfera ed il cosmo. Sulla reale occorrenza di un intenso degassamento in occasione del terremoto del 1908 non abbiamo informazioni né certezze, ma le misure di degassamento eseguite oggi mostrano che l’area dello stretto è un’area a degassamento anomalo di radon e di altri gas in una situazione di quiete sismica, rendendo molto probabile l’ipotesi che sotto accumulo di stress pre-terremoto il degassamento possa essere stato considerevole in termini sia quantitativi che di durata nel tempo. Se è il radon, il gas radioattivo in grado comunque di creare seri disturbi all’uomo, l’attore o uno degli attori delle modifiche indotte al DNA, ciò implica che l’emissione di questo o di altri gas deve essere avvenuta in modo massivo per interessare un vasto numero di individui e deve essersi protratta per un tempo sufficientemente lungo per permettere da un lato l’interazione con l’uomo, dall’altro al sistema immunitario di reagire e di creare delle proprie difese riaggiustando il DNA esterno con un antigene adatto. Il radon potrebbe anche non essere il vero attore, ma quale che sia l’agente modificante, è stato reso disponibile dall’evolversi dei fenomeni connessi a quel terremoto. I risultati ottenuti in diverse aree sismiche italiane (Umbria, Friuli, Appennino Tosco Emiliano) hanno mostrato che i fluidi cambiamo composizione e intensità del rilascio durante l’evolversi della sismogenesi. Le modifiche si registrano prima, durante e dopo gli eventi sismici mostrando che oltre alla fratturazione anche le deformazioni della crosta provocano modificazioni nei fluidi circolanti. Una aumentata emissione di radon durante il processo che ha portato al terremoto del 1908 è assolutamente ipotizzabile in accordo con quanto osservato durante la crisi sismica dell’Umbria (1997-98) e con le misure effettuate nell’area dello Stretto Un simile scenario, che vede i processi sismogenetici strettamente legati ad attivi processi di degassamento, richiede ulteriori indagini che oltre a contribuire alla riduzione del rischio sismico permetteranno la conoscenza di nuovi aspetti legati alle interazioni uomo-ambiente su medio-lungo termine Ecco come il terremoto non è solo l’evento distruttivo dal quale l’uomo cerca di proteggersi, ma è l’espressione di una serie di fenomeni che svolgono il ruolo di modulatori del rapporto tra uomo e ambiente, con tutte le possibili ricadute compresi cambiamenti profondi come quelli identificati del DNA dei siciliani

Planar Reachability Under Single Vertex or Edge Failures

International audienceIn this paper we present an efficient reachability oracle under single-edge or single-vertex failures for planar directed graphs. Specifically, we show that a planar digraph G can be preprocessed in O(n log 2 n/log log n) time, producing an O(n log n)-space data structure that can answer in O(log n) time whether u can reach v in G if the vertex x (the edge f) is removed from G, for any query vertices u, v and failed vertex x (failed edge f). To the best of our knowledge, this is the first data structure for planar directed graphs with nearly optimal preprocessing time that answers all-pairs queries under any kind of failures in polylogarithmic time. We also consider 2-reachability problems, where we are given a planar digraph G and we wish to determine if there are two vertex-disjoint (edge-disjoint) paths from u to v, for query vertices u, v. In this setting we provide a nearly optimal 2-reachability oracle, which is the existential variant of the reachability oracle under single failures, with the following bounds. We can construct in O(n polylog n) time an O(n log 3+o(1) n)-space data structure that can check in O(log 2+o(1) n) time for any query vertices u, v whether v is 2-reachable from u, or otherwise find some separating vertex (edge) x lying on all paths from u to v in G. To obtain our results, we follow the general recursive approach of Thorup for reachability in planar graphs [J. ACM '04] and we present new data structures which generalize dominator trees and previous data structures for strong-connectivity under failures [Georgiadis et al., SODA '17]. Our new data structures work also for general digraphs and may be of independent interest

Miscellanea 7

The INGV and the Organizers are pleased to invite you to attend and contribute to the second International Workshop “Research in shallow marine and fresh water systems” taking place in Sicily, Aeolian Islands in October 2010 from the 3rd to the 10th. The workshop will provide the opportunity to meet scientists from different countries with different scientific skills to discuss and to exchange ideas on the scientific results related to the scientific diving activityScientific Diving as a tool “for the purpose” acquires a substantial need of an information exchange among research groups including scientific working methods in various fields of application: geology, chemistry, (micro-)biology, archaeology, geochemistry, environmental sciences, ecology, to name a few. The workshop will merge scientific communications with technical and scientific discussions besides diving excursions at selected sites of different scientific interest

The Black Gold That Came from the Sea. Advances in the Studies of Obsidian Sources and Artifacts of the Central Mediterranean Area

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MARSITE - Deliverable 8: System architecture and preliminary tests

The recent devastating earthquakes and associated tsunamis in Japan, Indonesia, and Haiti, which killed more than half a million people, highlighted how mankind is still far away from a satisfactory level of seismic risk mitigation. MARSITE (New Directions in Seismic Hazard Assessment through Focused Earth Observation in the Marmara Supersite) aims assessing the “state of the art” of seismic risk evaluation and management at European level to establish a starting point to move a “step forward” towards new concepts of risk mitigation and management by long-term monitoring activities carried out both on land and at sea. This report describes the activities carried out within the deliverable 8.4. by the Development Team of CNR, DAIMAR and INGV

Compressed weighted de Bruijn graphs

We propose a new compressed representation for weighted de Bruijn graphs, which is based on the idea of delta-encoding the variations of k-mer abundances on a spanning branching of the graph. Our new data structure is likely to be of practical value: to give an idea, when combined with the compressed BOSS de Bruijn graph representation, it encodes the weighted de Bruijn graph of a 16x-covered DNA read-set (60M distinct k-mers, k = 28) within 4.15 bits per distinct k-mer and can answer abundance queries in about 60 microseconds on a standard machine. In contrast, state of the art tools declare a space usage of at least 30 bits per distinct k-mer for the same task, which is confirmed by our experiments. As a by-product of our new data structure, we exhibit efficient compressed data structures for answering partial sums on edge-weighted trees, which might be of independent interest

Magmatic Signature in Submarine Hydrothermal Fluids Vented Offshore Ventotene and Zannone Islands (Pontine Archipelago, Central Italy)

Geochemical investigations carried out on submarine hydrothermal fluids vented offshore the Pontine Islands (Tyrrhenian Sea) revealed the existence of gas vents to the W of Zannone Island and SW of Ventotene Island. The geochemical features of the CO2-rich gas samples show a clear mantle-derived signature with3He/4He of 3.72-3.75 Ra and 1.33 Ra at Zannone and Ventotene, respectively. Gas geochemistry denotes how CO2-rich gases undergo fractionation processes due to CO2dissolution to a variable extent favoring enrichment in the less soluble gas species, i.e., CH4, N2, and He. The carbon isotope composition of CO2, expressed asδ13C vs. V-PDB, ranges from -0.71 and -6.16‰ at Zannone to 1.93‰ at Ventotene. Preliminary geothermometric and geobarometric estimations indicate equilibrium temperatures in the range of 150-200°C at Zannone and >200°C at Ventotene besides H2O pressures in the range of 5 bar and 20 bar at Zannone and Ventotene, respectively. Although the latest volcanic activity at the Pontine Archipelago is dated Middle Pleistocene, the combination of the new geochemical information along with geothermometric estimations indicates that cooling magmas are likely releasing enough thermal energy to form an efficient hydrothermal system

Hazard Scenarios Related to Submarine Volcanic-Hydrothermal Activity and Advanced Monitoring Strategies: A Study Case from the Panarea Volcanic Group (Aeolian Islands, Italy)

Geohazards associated to submarine hydrothermal systems still represent a tricky enigma to face and solve for the scientific community. The poor knowledge of a submarine environment, the rare and scarce monitoring activities, and the expensive and sometimes complicated logistics are the main problems to deal with. The submarine low-energy explosion, which occurred last November 3, 2002, off the volcanic island of Panarea, highlighted the absence of any hazard scenario to be used to manage the volcanic crisis. The "unrest" of the volcanic activity was triggered by a sudden input of deep magmatic fluids, which caused boiling water at the sea surface with a massive CO2 release besides changes in the fluids' geochemistry. That event dramatically pushed scientists to develop new methods to monitor the seafloor venting activity. Coupling the information from geochemical investigations and data collected during the unrest of volcanic activity, we were able to (a) develop theoretical models to gain a better insight on the submarine hydrothermal system and its relationships with the local volcanic and tectonic structures and (b) to develop a preliminary submarine volcanic hazard assessment connected to the Panarea system (Aeolian Islands). In order to mitigate the potential submarine volcanic hazard, three different scenarios are described here: (1) ordinary hydrothermal venting, (2) gas burst, and (3) volcanic eruption. The experience carried out at Panarea demonstrates that the best way to face any submarine volcanic-hydrothermal hazard is to improve the collection of data in near real-time mode by multidisciplinary seafloor observatories and to combine it with periodical sampling activity