La muografia ghiacciai alpini apre una finestra senza precedenti sul bedrock nascosto sotto centinaia di metri di ghiaccio. Dai laboratori del Gran Sasso alle vette dell’Oberland Bernese, la fisica delle particelle diventa strumento di glaciologia applicata e prevenzione del rischio

Cosa sono i muoni cosmici e perché attraversano il ghiaccio

La muografia dei ghiacciai alpini si basa su particelle prodotte dall’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre.[1]

Quando la radiazione cosmica — composta principalmente da protoni — colpisce l’atmosfera, interagisce con i nuclei degli atomi e genera una cascata di particelle. Molte decadono o vengono assorbite, ma sopravvive una pioggia di muoni: ogni minuto, a livello del mare, arriva circa un muone per centimetro quadrato di superficie.[1]

Il muone è una particella fondamentale della stessa famiglia dell’elettrone. Ha vita brevissima, intorno ai due microsecondi, ma viaggia a velocità prossima a quella della luce. Questo le permette di attraversare spessori molto grandi di roccia e ghiaccio. I muoni cosmici cedono parte della propria energia alla materia che attraversano. Più densa è la materia, più muoni vengono assorbiti: è esattamente questo principio che consente di ricavare immagini dell’interno di una struttura.[2][3][1]

I muoni cosmici sono, dopo i neutrini, le particelle più “penetranti” che esistano in natura. Dove i raggi X si fermano a pochi centimetri di tessuto biologico, un muone riesce a percorrere centinaia di metri di roccia compatta. Ogni metro quadrato della superficie terrestre viene bombardato da migliaia di muoni ogni minuto.[4][5]

La muografia: nata nei laboratori del Gran Sasso, applicata ai ghiacciai alpini

La storia della muografia dei ghiacciai alpini affonda le radici nella fisica fondamentale dei laboratori sotterranei.[1]

Il professor Antonio Ereditato, direttore del laboratorio per la fisica delle alte energie dell’Albert Einstein Center dell’Università di Berna, ha coordinato l’esperimento OPERA ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Quel progetto, dedicato allo studio dei neutrini, ha confermato sperimentalmente nel 2015 l’oscillazione del neutrino. Le tecnologie sviluppate per quell’esperimento — in particolare i rivelatori a emulsione nucleare — sono state poi trasferite alla glaciologia.[1]

Le lastre della muografia sono rivelatori costituiti da speciali pellicole fotografiche dette emulsioni: tavole di sali di bromuro d’argento che catturano i muoni che attraversano roccia e ghiaccio. Le tecniche di scansione al microscopio messe a punto per lo studio dei neutrini accelerano oggi l’acquisizione e l’elaborazione dei dati raccolti dalle emulsioni glaciali.[1]

Il principio è analogo a quello di una radiografia medica. Si sostituiscono i raggi X con i muoni cosmici e il paziente con un ghiacciaio alpino. La lastra da muografia registra la traccia del percorso compiuto da ogni particella, restituendo un’immagine della distribuzione di densità all’interno della struttura.[3][2]

Aletschhorn ed Eiger: i primi studi e le scoperte sul bedrock glaciale

I primi esperimenti di muografia ghiacciai alpini si sono svolti nell’Oberland Bernese, in Svizzera, che ospita il ghiacciaio dell’Aletsch: 120 chilometri quadrati di estensione e 23 chilometri di lunghezza.[2]

I ricercatori hanno sfruttato la presenza del tunnel ferroviario della Jungfrau, la linea ferroviaria più alta d’Europa, che si inerpica per 7 chilometri sotto roccia e ghiaccio. Le lastre per la muografia sono state posizionate all’interno di questo tunnel, a decine di metri sotto lo strato di ghiaccio.[2][1]

Il primo studio, condotto sull’area del ghiacciaio dell’Aletschhorn, ha rivelato che la struttura del bedrock — il letto di roccia sotto il ghiaccio — è abbastanza ripida. “Questa informazione è molto importante per determinare il futuro del ghiacciaio” ha spiegato Ereditato. Quando il riscaldamento globale ridurrà ulteriormente la massa glaciale, la morfologia del bedrock condizionerà direttamente il rischio di frane per le popolazioni della valle sottostante.[2][1]

Il secondo studio, effettuato a una decina di chilometri dal primo sul ghiacciaio dell’Eiger, ha utilizzato tempi di esposizione più lunghi — dell’ordine di mesi. Lo studio, pubblicato sulla rivista Scientific Reports di Nature, ha individuato un’area di 600 per 300 metri nella zona di accumulo dove la forte erosione laterale ha inciso quasi verticalmente nel bedrock. Questo dato dimostra che è stato il ghiacciaio stesso a scolpire il letto di roccia su cui è collocato.[6][2]

I dati raccolti con la muografia si sono rivelati molto più precisi di quelli ottenuti dai metodi convenzionali della geologia. Le tecniche geofisiche tradizionali vengono effettuate dalla superficie del ghiacciaio, dove risulta difficile investigare con sufficiente risoluzione il confine laterale tra ghiaccio e bedrock.[6][1]

La sinergia con la glaciospeleologia: dati fisici e esplorazione diretta

La muografia dei ghiacciai alpini non sostituisce l’osservazione diretta: la integra in modo complementare.

La glaciospeleologia — la branca della speleologia dedicata all’esplorazione delle cavità nei ghiacciai — fornisce dati di prima mano sulla morfologia interna, sulla rete idrologica e sui processi di fusione. Gli speleologi che esplorano grotte endoglaciali e subglaciali documentano strutture che si formano per azione dell’acqua di fusione, spesso estese e spettacolari. Queste cavità possono però collassare o sparire nel giro di una stagione: l’urgenza dell’esplorazione diretta è parte integrante di questa disciplina.[7][8]

Il progetto “Northern Side of the Alps”, guidato da Alessio Romeo e Francesco Sauro, prevede esplorazioni e campionamenti sotto i ghiacciai minori del Cantone del Vallese, con la partecipazione di università italiane e francesi. Tra gli obiettivi: lo studio dell’evoluzione delle grotte glaciali in relazione a quella dei ghiacciai stessi, il campionamento microbiologico e la documentazione delle cavità endoglaciali per comprendere la rete idrologica interna.[9]

Il Progetto Speleologia Glaciale, avviato nel 2008 su diversi ghiacciai dell’arco alpino, ha dimostrato come il monitoraggio delle cavità glaciali possa fornire indicazioni sui complessi rapporti tra i ghiacciai e le cavità al loro interno. Quanto osservato sui ghiacciai dei Forni e del Morteratsch conferma l’importanza dell’esperienza sul campo degli speleologi.[10]

La muografia del letto di roccia e la cartografia delle cavità interne si completano a vicenda: la prima fornisce la geometria del substrato, la seconda documenta la morfologia del ghiaccio vivo dall’interno.

Frane e rischio per le popolazioni di valle: la prevenzione attraverso la glaciologia

La conoscenza del bedrock dei ghiacciai alpini non è solo un problema scientifico. Ha dirette implicazioni per la sicurezza delle popolazioni.

Lo scioglimento del permafrost al di sopra dei 2.500 metri ha portato a un aumento delle frane negli ultimi decenni. Il permafrost funge da “colla” naturale per i versanti montani: la sua degradazione destabilizza masse rocciose enormi. L’aumento delle temperature medie sulle Alpi ha innalzato progressivamente la quota di disgelo, rendendo instabili strati prima solidi.[11][12][13]

Dove il bedrock è ripido, come evidenziato dagli studi muografici sull’Aletschhorn, il ritiro del ghiaccio espone pendii che perdono il sostegno meccanico fornito dalla massa glaciale. La frana di Bondo in Val Bregaglia, che ha mobilitato tra i 3 e i 4 milioni di metri cubi di materiale roccioso, ha mostrato come questi processi possano avere conseguenze devastanti.[12][1]

Le frane nei fondovalle non si limitano alla caduta di detriti: possono innescare colate detritiche rapide, inondazioni lampo nei laghi proglaciali e alterazioni permanenti del regime idrologico dei fiumi alpini. Secondo l’ultimo rapporto IPCC, entro il 2100 si potrebbe perdere fino al 50% dei ghiacciai alpini anche rispettando l’obiettivo di +1,5 °C.[11]

La muografia dei ghiacciai alpini diventa in questo contesto uno strumento di prevenzione. Conoscere la morfologia del bedrock prima che il ghiaccio si ritiri permette di pianificare interventi e allertare le comunità in anticipo.

Il futuro: vulcani, dighe e infrastrutture — la muografia ovunque

Le applicazioni della muografia dei ghiacciai alpini sono solo una delle frontiere di questa tecnologia in rapida espansione.

In Giappone la muografia viene già adottata in zone ad alta attività sismica per studiare i vulcani e i condotti in cui scorre la lava. In Italia, l’INFN ha realizzato la prima muografia del vulcano Stromboli in collaborazione con l’INGV: il rivelatore, basato su tecnologie sviluppate per l’esperimento OPERA del Gran Sasso, ha rivelato la presenza di una zona a bassa densità nell’area sommitale del vulcano. Il progetto MURAVES (Muon RAdiography of VESuvius) utilizza tecniche di imaging muografico per acquisire conoscenze sulla struttura interna del Vesuvio, in vista di possibili dinamiche eruttive che minaccerebbero una delle aree più densamente abitate d’Europa.[14][15][1]

Il progetto ScanPyramids ha impiegato la muografia per rilevare il corridoio nascosto nella Grande Piramide di Cheope — scoperta poi confermata con endoscopio nel 2023 — e nel dicembre 2025 una nuova campagna ha puntato la stessa tecnica sull’interno della piramide El Castillo di Chichén Itzá.[16][17]

In Italia, la startup RES ha applicato la muografia per il monitoraggio di discariche e siti inquinati, incrociando i dati con rilievi satellitari per creare modelli tridimensionali della composizione interna del sottosuolo. All’Università di Firenze è in corso un progetto di ricerca per sviluppare un sistema di monitoraggio delle dighe dei bacini idroelettrici basato sulla radiografia muonica, inserito nel progetto MIMA (Muon Imaging for Mining and Archaeology).[18][19]

Ricercatori cechi e slovacchi hanno già costruito e testato rivelatori portatili di muoni del peso di circa 200 grammi — adatti all’uso speleologico — dimostrando una forte correlazione tra i conteggi di muoni e la profondità sotto la superficie. La muografia è così passata da grande infrastruttura di laboratorio a strumento sempre più accessibile, pronto per entrare anche nell’esplorazione diretta del mondo sotterraneo.[4]

Fonti
[1] Una radiografia a muoni per studiare i ghiacciai alpini – Il Bo Live https://ilbolive.unipd.it/it/news/scienza-ricerca/radiografia-muoni-studiare-ghiacciai-alpini
[2] Monitorare la salute dei ghiacciai con la radiografia – Montagna.TV https://www.montagna.tv/142745/monitorare-la-salute-dei-ghiacciai-con-la-radiografia/
[3] La radiografia muonica | Science Factory di Sanoma Italia https://sanoma.it/articolo/sciencefactory/la-radiografia-muonica
[4] Rivelatori di muoni portatili testati per misurazioni in una grotta … https://www.scintilena.com/rivelatori-di-muoni-portatili-testati-per-misurazioni-in-una-grotta-nel-british-cave-science-centre/01/06/
[5] Non solo piramidi: con i muoni, la tac ai vulcani – media inaf https://www.media.inaf.it/2017/11/13/piramidi-muoni-vulcani/
[6] Bedrock sculpting under an active alpine glacier revealed from cosmic-ray muon radiography – Scientific Reports https://www.nature.com/articles/s41598-019-43527-6
[7] Glaciospeleologia: documentazione dell’esplorazione delle grotte … https://www.scintilena.com/speleologia-glaciale-lesplorazione-della-grotta-del-pitztaler-gletscher/01/04/
[8] Nel mondo nascosto delle grotte glaciali: il caso del ghiacciaio “gruviera” della Vallelunga – Montagna.TV https://www.montagna.tv/207787/nel-mondo-nascosto-delle-grotte-glaciali-il-caso-del-ghiacciaio-gruviera-della-vallelunga/
[9] Speleologia Glaciale 2021 al via il progetto “Northen Side of the … https://www.scintilena.com/speleologia-glaciale-2021-al-via-il-progetto-northen-side-of-the-alps-con-alessio-romeo-e-francesco-sauro/06/10/
[10] I ghiacciai degli speleologi – Lo Scarpone https://www.loscarpone.cai.it/dettaglio/ghiacciai-speleologi/
[11] Frana in Svizzera 2025: il crollo dei ghiacciai La frana in Svizzera https://www.ecologica.online/2025/05/30/frana-svizzera-2025-crollo-ghiacciai/
[12] L’instabilità del permafrost provoca frane più frequenti https://www.bafu.admin.ch/it/linstabilita-del-permafrost-provoca-frane-piu-frequenti
[13] Frane, sedimenti tossici, flora stravolta: lo scioglimento dei ghiacciai … https://it.euronews.com/green/2024/09/23/frane-sedimenti-tossici-flora-stravolta-lo-scioglimento-dei-ghiacciai-alpini-impatta-sulle
[14] Stromboli: realizzata la prima radiografia muonica del Vulcano https://www.lngs.infn.it/en/news-fisica/radiografia-muoni
[15] La magia dei muoni: così i raggi cosmici permettono di scoprire i tesori nascosti dell’archeologia https://www.corriere.it/tecnologia/cards/la-magia-dei-muoni-cosi-i-raggi-cosmici-permettono-di-scoprire-i-tesori-nascosti-dell-archeologia/le-muografie-per-studiare-i-vulcani.shtml
[16] Alla ricerca di camere nascoste a Chichén Itzá https://www.scintilena.com/alla-ricerca-di-camere-nascoste-a-chichen-itza-la-muografia-esplora-el-castillo/12/23/
[17] Svelato un corridoio nascosto nella Grande Piramide di … https://www.scintilena.com/svelato-un-corridoio-nascosto-nella-grande-piramide-di-cheope-un-segreto-celato-per-4500-anni/03/04/
[18] [PDF] Sviluppo di un sistema diagnostico basato sulla muografia per il … https://www.fisica.unifi.it/upload/sub/didattica/dottorato/progetti%20ricerca/progetto%20Paccagnella.pdf
[19] Bonifica siti inquinati con uno scanner 3D. Come funziona la … https://tg24.sky.it/tecnologia/2026/03/19/bonifica-siti-inquinati-scanner-3d-muografia
[20] Cave-Monitoring-Reports_IIS_eng_printable (1).pdf https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/aac47009-36b6-414c-a17d-a894fd324d3c/Cave-Monitoring-Reports_IIS_eng_printable-1.pdf
[21] 01-Introduzione-alla-speleologia.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/86d36e7b-fb33-423c-9ed5-5859bb837351/01-Introduzione-alla-speleologia.ppt.txt
[22] 02-Evoluzione-speleo-italia.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/35124a74-892b-451f-9c91-aa405245406d/02-Evoluzione-speleo-italia.ppt.txt
[23] 03-Speleologia-e-ricerca-scientifica.ppt.txt https://ppl-ai-file-upload.s3.amazonaws.com/web/direct-files/collection_08c39ce1-fb5a-4696-a8a1-73d261c2e891/2e8b1d27-c01e-4793-9b8a-e405da6de545/03-Speleologia-e-ricerca-scientifica.ppt.txt
[24] Il Monitoraggio della Grotta dell’Eiskapelle – 33 Anni di Studio di un Campo di Ghiaccio Firn nel Sistema Carsico delle Alpi Tedesche – Scintilena https://www.scintilena.com/il-monitoraggio-della-grotta-delleiskapelle-33-anni-di-studio-di-un-campo-di-ghiaccio-firn-nel-sistema-carsico-delle-alpi-tedesche/07/27/
[25] Scanner 3D e Droni: come la cartografia digitale delle grotte sta … https://www.scintilena.com/scanner-3d-e-droni-come-la-cartografia-digitale-delle-grotte-sta-cambiando-la-speleologia/04/26/
[26] La Memoria Radioattiva Nascosta nelle Grotte di Ghiaccio https://www.scintilena.com/le-grotte-glaciali-come-archivi-di-radioattivita-ambientale-pre-moderna/07/25/
[27] Groenlandia: Inondazione Crea un Vuoto Subglaciale di Due Chilometri – Scintilena https://www.scintilena.com/groenlandia-inondazione-crea-un-vuoto-subglaciale-di-due-chilometri/08/15/
[28] Abruzzo speleologico: grotte, carsismo e acque sotterranee nella regione dei grandi massicci – Scintilena https://www.scintilena.com/abruzzo-speleologico-grotte-carsismo-e-acque-sotterranee-nella-regione-dei-grandi-massicci/03/05/
[29] Uno studio rivela la presenza di specie rare ed endemiche in due grotte di ghiaccio in Veneto – Scintilena https://www.scintilena.com/esplorando-la-biodiversita-delle-grotte-di-ghiaccio-nel-nord-est-italianosottotitolo-uno-studio-rivela-la-presenza-di-specie-rare-ed-endemiche-in-due-grotte-di-ghiaccio-in-veneto/07/09/
[30] Scintilena – Notiziario di speleologia e del sottosuolo – Scintilena https://www.scintilena.com/page/566/?c=8
[31] Il ghiaccio della Grotta del Leupa rivela le sue origini – Scintilena https://www.scintilena.com/il-ghiaccio-della-grotta-del-leupa-rivela-le-sue-origini-i-depositi-ipogei-del-massiccio-del-canin-datati-alla-fine-della-piccola-era-glaciale/03/18/
[32] Fotoluminescenza Verde nei Pipistrelli: Una Scoperta … – Scintilena https://www.scintilena.com/fotoluminescenza-verde-nei-pipistrelli-una-scoperta-rivoluzionaria-sui-mammiferi-notturni/08/03/
[33] Alla scoperta delle Faglie di Farindola con il CAI … https://www.scintilena.com/alla-scoperta-delle-faglie-di-farindola-con-il-cai-teramoescursione-tra-geologia-ambiente-e-sicurezza-sul-gran-sasso/02/13/
[34] “Mezza Europa”: lo speciale del Journal for Nature Conservation … https://www.scintilena.com/now-i-have-enough-information-to-write-the-article-let-me-compose-the-news-piece-according-to-the-space-instructions/03/09/
[35] Montagna Archivi – Pagina 2 di 5 – Scintilena https://www.scintilena.com/category/montagna/page/2/
[36] La vita segreta dei vulcani, usando la radiografia a muoni https://scienceinschool.org/it/article/2013/muons-it/
[37] Bedrock sculpting under an active alpine glacier revealed from … https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6502855/
[38] Stromboli, realizzata la prima radiografia muonica del vulcano https://www.insalutenews.it/in-salute/stromboli-realizzata-la-prima-radiografia-muonica-del-vulcano/
[39] ALETSCH: il più grande ghiacciaio d’Europa | Esplorazione glaciale https://www.youtube.com/watch?v=72EKgRgPSNc
[40] Misura della rate di muoni cosmici | OCRA https://web.infn.it/OCRA/misura-della-rate-di-muoni-cosmici/
[41] La magia dei muoni: così i raggi cosmici permettono di scoprire i … https://www.corriere.it/tecnologia/cards/la-magia-dei-muoni-cosi-i-raggi-cosmici-permettono-di-scoprire-i-tesori-nascosti-dell-archeologia/cose-la-muografia.shtml
[42] Eisströme im Aletschgebiet https://jungfraualetsch.ch/wp-content/uploads/2021/03/unesco_regionalbroschuere_eisstroeme_small.pdf
[43] Alma Mater Studiorum · Universit` https://amslaurea.unibo.it/5955/1/agostini_federica_tesi.pdf
[44] Il Surriscaldamento Arriva nelle Profondità delle Alpi https://www.scintilena.com/il-surriscaldamento-arriva-nelle-profondita-delle-alpi-gli-impatti-sul-microclima-delle-grotte/12/12/
[45] tomografia elettrica 3D per decifrare i segreti dei sinkhole https://www.scintilena.com/rivoluzione-nella-speleologia-italiana-tomografia-elettrica-3d-per-decifrare-i-segreti-dei-sinkhole/08/19/
[46] Grotte glaciali himalayane: acceleratori silenziosi dello scioglimento dei ghiacciai – Scintilena https://www.scintilena.com/grotte-glaciali-himalayane-acceleratori-silenziosi-dello-scioglimento-dei-ghiacciaisottotitolo-formazioni-sotterranee-scavate-dallacqua-di-fusione-minacciano-linstabilita-idrogeologica-e-le-comu/02/06/
[47] Glaciospeleologia Archivi – Scintilena https://www.scintilena.com/category/glaciospeleologia/
[48] Ghiacciai in Fusione: Nuove Scoperte sui Batteri e Virus Rilasciati dal … https://www.scintilena.com/ghiacciai-in-fusione-nuove-scoperte-sui-batteri-e-virus-rilasciati-dal-ghiaccio/01/18/
[49] Potenziato il monitoraggio sottomarino della caldera dei Campi Flegrei – Scintilena https://www.scintilena.com/potenziato-il-monitoraggio-sottomarino-della-caldera-dei-campi-flegrei/05/29/
[50] Nel cuore dei ghiacciai: la speleologia glaciale dalle Alpi, alla … https://www.scintilena.com/nel-cuore-dei-ghiacciai-la-speleologia-glaciale-dalle-alpi-alla-patagonia-e-alla-groenlandia/01/16/
[51] Tracce di glaciazioni antiche nei Monti Lessini https://www.scintilena.com/tracce-di-glaciazioni-antiche-nei-monti-lessini-scoperte-nelle-prealpi-venete/08/08/
[52] I Sotterranei di Todi: droni, rilievi 3D e intelligenza artificiale https://www.scintilena.com/i-sotterranei-di-todi-droni-rilievi-3d-e-intelligenza-artificiale/08/31/
[53] Il Ghiaccio Nascosto delle Alpi Giulie Svela le Sue Origini nella … https://www.scintilena.com/il-ghiaccio-nascosto-delle-alpi-giulie-svela-le-sue-origini-nella-piccola-eta-glaciale/04/10/
[54] Scoperto un gigantesco tubo di lava su Venere – Scintilena https://www.scintilena.com/scoperto-un-gigantesco-tubo-di-lava-su-venere-cosa-rivela-il-sottosuolo-del-pianeta-gemello/02/10/
[55] IT-SNOW: a snow reanalysis for Italy blending modeling, in situ data, and satellite observations (2010–2021) https://essd.copernicus.org/articles/15/639/2023/essd-15-639-2023.pdf
[56] Sustainable Geotourism in the Chiusella Valley (NW Italian Alps): A Tool for Enhancing Alpine Geoheritage in the Context of Climate Change https://www.mdpi.com/2076-3263/14/7/175/pdf?version=1719217548
[57] An Integrated Geophysical and Unmanned Aerial Systems Surveys for Multi-Sensory, Multi-Scale and Multi-Resolution Cave Detection: The Gravaglione Site (Canale di Pirro Polje, Apulia) https://www.mdpi.com/2072-4292/15/15/3820/pdf?version=1690879299
[58] Quel che fa bene alla ricerca scientifica – Azione https://www.azione.ch/2022/11/21/quel-che-fa-bene-alla-ricerca-scientifica/
[59] L’instabilità del permafrost provoca frane più frequenti https://www.bafu.admin.ch/bafu/it/home/temi/pericoli-naturali/dossier/riscaldamento-climatico-e-frane.html
[60] [PDF] inseguendo i muoni tra vulcani, piramidi e altri segreti https://www.scienzaescuola.eu/images/Muografia_Derrico.pdf
[61] SEGNALI DAL CLIMA https://www.arpa.fvg.it/documents/5125/3_GHIACCI_SegnaliDalClimaFVG25.pdf