Tiziana Vanorio, die Geophysikerin, die das Geheimnis der „langsamen Hebung“ der Phlegräischen Felder entdeckte

Mit 14 Jahren erlebte sie in Pozzuoli, wo sie geboren und aufgewachsen war, etwas, das ihr Leben für immer veränderte: eine bradyseismische Krise. 180 Zentimeter hoch liegt die Erde unter Ihren Füßen. Still. Langsam. Das Meer zieht sich zurück, der Hafen wird immer flacher, die Fähren aus Ischia und Procida können nicht mehr anlegen. Die Häuser leeren sich. Und nach der Verformung der Erde kommen die Erdbeben. Es ist die Krise von 1982-84. Sie ist ein Teenager. Er gehört zu einer Generation, die später evakuiert werden sollte. Er sieht die Verzweiflung der Menschen und beginnt sich zu fragen: Warum spielt die Natur so verrückt? Was liegt unter unseren Füßen? Wie funktioniert die Erde?

Aus diesen Fragen entsteht eine Leidenschaft. Er studiert Geophysik, spezialisiert sich auf Felsphysik und -mechanik, geht zur Promotion und anschließend für einen Postdoc in die USA. Heute ist Tiziana Vanorio Professorin für angewandte Geophysik an der Stanford University und leitet das Rock Physics Laboratory Darin untersucht er das Verhalten von Gestein unter extremen Bedingungen. Gerade als neue seismische Schwärme die Phlegräischen Felder erschüttern, veröffentlicht er in der Zeitschrift Science Advances eine Forschungsarbeit, die einen möglichen Mechanismus erklärt, der dem Phlegräischen Bradyseismus zugrunde liegt : den Druck von Flüssigkeiten im Untergrund. Aus seiner Forschung ging auch ein Startup hervor. Es heißt Plhego , als Hommage an Campi Flegrei, und wurde von zwei Italienern und einem Spanier im Silicon Valley gegründet: „Es ist das Lustigste, was ich in meiner Karriere gemacht habe.“

Entwickelt einen geomimetischen Beton, der von der vulkanischen Natur des Gebiets inspiriert ist. Eine kostengünstigere Technologie, die einen entscheidenden Beitrag zur Dekarbonisierung der Zementindustrie auf globaler Ebene leisten kann. „Wissenschaft entsteht aus Neugier, aber sie muss der Gesellschaft dienen. Das ist etwas, was ich hier in Stanford gründlich gelernt habe. Hier sagen wir: Die Erde verstehen , der Gesellschaft dienen .“

Vanorio hatte schon als kleines Mädchen den Instinkt, alles zu reparieren: Sie öffnete Dinge, um zu sehen, wie sie innen verarbeitet waren. „Ich habe die Löcher in den Wänden mit einer improvisierten Mischung aus in Wasser eingeweichten Nudeln und Buntstiftpulver gestopft. Ich habe mir ein Mikroskop geschenkt, weil ich dachte, ich könnte damit in die Dinge hineinsehen. So war es nicht…». Nach seinem Abschluss an der Federico II begann er eine Promotion zwischen Neapel und Paris und flog dann mit einem Stipendium für eine Postdoc-Stelle in Stanford nach Kalifornien. In seinem Koffer hat er Gesteinsproben aus den Phlegräischen Feldern dabei. „Ich erinnere mich noch, als ich beim Zoll ankam und sie mich fragten: Was sind das für Steinstücke?“ Anschließend kehrt er nach Europa zurück. Er begann seine Karriere in Frankreich, in Nizza, wo er sich als Professor habilitierte. Doch inzwischen ruft Stanford sie zurück: Er bietet ihr eine Stelle als Professorin an, den Aufbau eines Labors, die Freiheit, zu forschen und eine eigene Gruppe zu gründen. Es steht an einer Kreuzung. „Ich liebe das Meer und die französische Riviera ist ein wunderbarer Ort, aber ich habe mich entschieden, in die USA zurückzukehren. Wenn Sie Ideen haben und Innovationen einbringen, werden Sie in Stanford unterstützt. Sie geben Ihnen Freiheit. Allerdings ist der Wettbewerb um die Mittel hart.“

In seinem Labor untersucht er die Eigenschaften von Gesteinen für Energieanwendungen wie Geothermie, CO-Speicherung ? und Wasserstoff. „Aber Pozzuoli und die Suche nach den Phlegräischen Feldern lagen mir immer am Herzen.“ So gelangt Vanorio nach jahrelanger Forschung und Experimenten zu einem Ergebnis, das die Perspektive verändert. Durch die Analyse der in Pozzuoli gesammelten Proben zeigt er, dass die Ursache des Bradyseismus möglicherweise nicht mit dem Aufstieg von Magma oder Magmagasen zusammenhängt, sondern mit dem Druckanstieg der wässrigen Flüssigkeiten, die sich im Untergrund ansammeln. „Als ich anfing, gab es keinerlei Wissen über das mechanische Verhalten der Felsen dort unten. Ich wollte wissen, welche Eigenschaften sie haben und wie sie sich verformen. Ohne diese Parameter bleibt jedes Modell hypothetisch. Die Flüssigkeiten sind dort, in den Poren der Gesteine. Ändern sich die Bedingungen, wird mehr zugeführt, steigt die Temperatur oder verkittet das Gestein, erhöht sich der Druck. Es ist wie ein „Schnellkochtopf“: Die Felsen schwellen an und der Boden hebt sich.“

Das Verständnis durch Experimente ist für die wissenschaftliche Methode von grundlegender Bedeutung. In der Zwischenzeit forscht er weiter, meldet Patente an und veröffentlicht in wissenschaftlichen Zeitschriften. „Heute ist es uns dank einer neuen seismischen „TAC“, die wir zusammen mit unseren Seismologenkollegen der Universität Neapel anhand von über zehntausend Erdbeben durchgeführt haben, gelungen, eine Anomalie zu erkennen, die sich im Vergleich zu der „TAC“, die ich anhand der Daten der Krise von 1982-1984 durchgeführt habe, wiederholt. Wir haben die Bestätigung erhalten, dass es unter Pozzuoli ein geothermisches Reservoir gibt, das sich wieder auflädt und unter Druck steht. Wir haben die Deformationsrate des Speichergesteins untersucht. Es ist wie bei einem Ballon: Je schneller das Wasser eindringt, zusätzlich zu den magmatischen Flüssigkeiten, desto stärker verformt er sich exponentiell.“ Die Ergebnisse werden demnächst in einem weiteren Artikel in Nature Communications veröffentlicht . In der Zwischenzeit gibt es laut Vanorio mögliche Lösungen zu prüfen. „Wir müssen die in dem Gebiet bereits vorhandenen Brunnen untersuchen, die Grundwasserleiter überwachen und den Druck des Reservoirs berechnen und eine ernsthafte Debatte über die hydrogeologische Instabilität neu eröffnen. In diesem Gebiet beispielsweise sind die Bourbon-Kanäle, die im Rahmen der von den Bourbonen Ende des 16. Jahrhunderts begonnenen Kanalisierungs- und hydraulischen Sanierungsarbeiten gebaut wurden, gerade wegen der ständigen Überschwemmungen, seit Anfang der 2000er Jahre verstopft und voller Abfälle, was das Risiko von Überschwemmungen und Wassereintritt in den Untergrund erhöht. Es ist absurd, dass im Jahr 2025 weniger Weitsicht herrscht als im Jahr 1600.“

Geschichte in der Geschichte. Vanorio und ein Mineraloge aus Berkeley untersuchten Bohrkernproben, die Jahre zuvor in Pozzuoli entnommen worden waren. ihnen fällt etwas in der Struktur auf, sie können es jedoch nicht gut beobachten. „Wir entschieden uns für das Argonne Lab, ein Synchrotron in Amerika, weil nur dort die räumliche Auflösung vorhanden war, die nötig war, um die Nanostruktur zu sehen und zu untersuchen.“ Und genau dort Sie entdecken das Vorhandensein faseriger Mineralien, die Gesteine ​​widerstandsfähiger machen. „Die Mikrostruktur ist grundlegend. Es bestimmt, wie sich ein Material auf makroskopischer Ebene verhält.“

Der Berkeley-Kollege, der arbeitete mit einem Ingenieursprofessor zusammen, Er erklärt ihr, dass dieselben Fasern auch in römischem Beton vorkommen. Sie hat eine Erleuchtung, verbindet die Punkte, erinnert sich an die lateinischen Versionen und die Tatsache, dass die Römer Vulkanasche aus Pozzuoli, Puzzolana, zur Herstellung ihres Zements verwendeten. „Plinius schrieb, dass Puzzolanerde sich in Gestein verwandelte, als sie mit Wasser in Berührung kam.“ Der Kreis schließt sich. Daraus entstand eine Intuition: Diese Eigenschaften zu replizieren, um eine neue Art von Zement zu schaffen.

Also gründete er während der Pandemie zusammen mit zwei italienischen Kollegen, Alberto Salleo, Professor für Materialwissenschaften in Stanford, und Matteo Cargnello, Professor für Chemieingenieurwesen, Phlego, ein Startup mit Sitz im Silicon Valley.

Werden Sie nach Italien zurückkehren? „Vielleicht im Ruhestand. Ich glaube nicht, dass ich dieselbe Karriere gehabt hätte, wenn ich in Italien geblieben wäre.“ Ihr Mann, der als wissenschaftlicher Grafiker arbeitet, hat die Animationen für den Science -Artikel erstellt .

Auf die Frage, was sein Leben verändert habe, antwortet er: „Begeisterung, Neugier , Durchhaltevermögen.“ Es ist eine Fähigkeit, die trainiert werden kann. Und so viel Großzügigkeit, die ich erfahren habe und die ich nun versuche zurückzugeben.“

Er widmete seine Entdeckungen zwei Mentoren. Der erste ist der Professor für terrestrische Physik in Neapel, Oliveri del Castillo, der bereits in den siebziger Jahren den Zusammenhang zwischen Bradyseismus und Flüssigkeiten erkannte. „Ich habe seinen Unterricht verfolgt und nicht verstanden, weil das, was er erklärte, nirgendwo aufgeschrieben stand. Aber als ich ihm sagte: „Ich komme aus Pozzuoli und würde gern mehr erfahren“, meinte er: „Sie müssen nach Stanford gehen. Dort ist Amos Nur.“ Nur war sein Mentor. Der Zweite. Der Vater der Gesteinsphysik. Heute versucht Vanorio, den Jüngeren etwas zurückzugeben. Und zu den ersten Dingen, die es lehrt, gehört Optimismus. „Die Wissenschaft hat keinen linearen Verlauf. Sie haben eine Idee, sie geht schief, Sie halten einen Moment inne, Sie verstehen, Sie fangen von vorne an. Viele Kinder werden depressiv. Ich sage oft: „Leute, so ist nicht nur die Wissenschaft, so ist das Leben.“ Auch aus Negativem lernt man und steht wieder auf. Und dann muss man irgendwann sagen: Morgen ist ein neuer Tag.“