Il pennacchio bianco-grigiastro scatenato dall'eruzione nell'arcipelago polinesiano è diventato il primo documentato ad aver penetrato uno strato gelido dell'atmosfera chiamato mesosfera, secondo gli scienziati che hanno impiegato una tecnica innovativa utilizzando immagini satellitari multiple per misurare la sua altezza.

Il pennacchio era composto principalmente da acqua, con alcune ceneri e anidride solforosa mescolate, ha detto lo scienziato atmosferico Simon Proud, autore principale della ricerca pubblicata sulla rivista Science. Le eruzioni dei vulcani terrestri tendono ad avere più cenere e anidride solforosa e meno acqua.

L'assordante eruzione ha inviato onde di tsunami nell'Oceano Pacifico e ha prodotto un'onda atmosferica che ha fatto il giro del mondo. (Vedere grafico correlato)

"Per me, ciò che è stato impressionante è la rapidità con cui è avvenuta l'eruzione. Si è passati dal nulla a una nube alta 57 chilometri in soli 30 minuti. Non riesco a immaginare come dev'essere stato vederlo da terra", ha detto Proud, borsista del Centro Nazionale Britannico per l'Osservazione della Terra che lavora presso l'Università di Oxford e lo STFC RAL Space.

"Una cosa che mi ha affascinato è stata la struttura a cupola al centro del pennacchio a ombrello. Non avevo mai visto una cosa del genere", ha aggiunto Andrew Prata, scienziato atmosferico di Oxford e co-autore dello studio.

I danni e le perdite di vite umane - sei morti - sono stati relativamente bassi a causa della posizione remota dell'eruzione, anche se ha cancellato un'isola piccola e disabitata. Tonga è un arcipelago di 176 isole con una popolazione di poco più di 100.000 persone, situato a sud-est delle Figi e appena a ovest della linea di demarcazione internazionale.

"Avrebbe potuto essere molto peggio", ha detto Proud.

Il pennacchio si è esteso attraverso i due strati inferiori dell'atmosfera, la troposfera e la stratosfera, e circa 4 miglia (7 km) nella mesosfera. La parte superiore della mesosfera è il luogo più freddo dell'atmosfera.

"La mesosfera è uno degli strati superiori della nostra atmosfera e generalmente è piuttosto tranquilla - non c'è un clima familiare lassù e l'aria è molto secca ed estremamente sottile", ha detto Proud. "È una delle parti dell'atmosfera meno comprese, perché è molto difficile da raggiungere. In basso, possiamo usare gli aerei. Più in alto, abbiamo i veicoli spaziali. Molte meteore bruciano nella mesosfera, ed è anche sede di nubi nottilucenti (che brillano di notte), che a volte sono visibili nel cielo estivo verso i poli".

Il pennacchio era lontano dal raggiungere lo strato atmosferico successivo, la termosfera, che inizia a circa 53 miglia (85 km) sopra la superficie terrestre. Una delimitazione chiamata linea di Karman, a circa 62 miglia (100 km) sopra la superficie terrestre, è generalmente considerata il confine con lo spazio.

Finora, i pennacchi vulcanici più alti registrati provenivano dall'eruzione del 1991 del Monte Pinatubo nelle Filippine, a 25 miglia (40 km), e dall'eruzione del 1982 di El Chichón in Messico, a 19 miglia (31 km). Le eruzioni vulcaniche del passato hanno probabilmente prodotto pennacchi più alti, ma si sono verificate prima che gli scienziati fossero in grado di effettuare tali misurazioni. Proud ha detto che anche l'eruzione del Krakatau del 1883 in Indonesia ha probabilmente raggiunto la mesosfera.

Gli scienziati non hanno potuto utilizzare la loro tecnica standard basata sulla temperatura per misurare un pennacchio vulcanico, perché l'eruzione di gennaio ha superato l'altezza massima per la quale questo metodo poteva essere utilizzato. Si sono invece rivolti a tre satelliti meteorologici geostazionari che ottenevano immagini ogni 10 minuti e si sono affidati a quello che viene chiamato l'effetto di parallasse, ossia determinare la posizione di qualcosa osservandola lungo più linee di vista.

"Per far funzionare l'approccio di parallasse che utilizziamo, è necessario disporre di più satelliti in posizioni diverse, e solo negli ultimi dieci anni circa questo è diventato possibile su scala globale", ha detto Proud.