Las erupciones volcánicas no se pueden predecir con 100% de certeza. Sin embargo, los detalles sobre una próxima erupción se pueden estimar utilizando los gases calientes y malolientes que produce un volcán.

Estos gases brindan pistas sobre el momento, la duración o la gravedad de las próximas erupciones que pueden ayudar a las autoridades locales a decidir si es necesario evacuar las comunidades circundantes y cuándo.

En promedio, hay hasta 50 volcanes en erupción activa en el planeta en un momento dado. Es más probable que muchos de estos volcanes arrojen gases calientes, como vapor y dióxido de carbono, que lava. Recolectar estos gases es clave para comprender las formas misteriosas de los volcanes, pero puede ser peligroso.

Ahora, los drones lo hacen más seguro y fácil que nunca.

Volcanes gaseosos

Durante la mayor parte de la última década, he estado visitando estos volcanes gaseosos regularmente para atraparlos justo antes, durante o después de una erupción.

He trabajado con otros científicos e ingenieros para medir gases volcánicos con una variedad de dispositivos conectados a drones.

Nuestra última investigación utiliza drones para capturar dióxido de carbono volcánico en el volcán Poás en Costa Rica. Medimos los isótopos de carbono en este dióxido de carbono y descubrimos un patrón en la forma en que estas huellas químicas cambian durante las diferentes etapas de actividad.

Composición de carbono única

El dióxido de carbono está en todas partes:en el aire que exhalamos, en el escape de los vehículos y disuelto en el magma. En los volcanes, escapa del magma a la superficie a través de grietas y sistemas hidrotermales (como los géiseres del Parque Nacional de Yellowstone), filtrándose a través del suelo o inflando una columna de gas.

Al obtener una muestra de este carbono volcánico, podemos medir la relación isotópica de carbono estable, una composición química única que refleja la fuente y la vía del CO₂ llevó a la superficie.

Cada volcán alrededor del mundo produce una gama única de estos isótopos de carbono que cambian cuando cambia el sistema volcánico.

Sin embargo, tomó mucho tiempo recolectar cada muestra cuando los investigadores necesitaban caminar hacia un cráter, poniéndolos en riesgo cada segundo que permanecían en la zona de peligro. Con la evolución de los sistemas aéreos desocupados (UAS, también conocidos como drones), los investigadores han comenzado a enviar estas máquinas a las áreas de peligro.

Empleo de drones

Para ello, utilizamos interruptores y piezas electrónicas para conectar sensores de gas a los sistemas de comunicaciones a bordo del UAS. El CO₂ volcánico sería succionado a través de una serie de tuberías con la ayuda de una bomba y sensores que enviarían una señal al piloto cuando entremos en la columna de gas. Con solo presionar un interruptor en el control remoto, el piloto podía elegir, desde una distancia segura, cuándo y dónde recolectar la muestra de gas.

Llegamos a Costa Rica en abril de 2019 con nuestra nueva y brillante instalación de drones, que lanzamos en el borde del volcán Poás y que se estrelló casi de inmediato. Afortunadamente, nuestro equipo ideó una solución rápida para nuestro segundo dron:una bomba y un interruptor que colgaban del dron en una bolsa de lavandería. Funcionó perfectamente.

Para evitar más pérdidas, nos acercamos al cráter y volamos nuestra asamblea directamente sobre él. Más tarde ese día, observamos los isótopos estables de carbono en nuestras muestras de drones y en las muestras que tomamos del suelo. Después de tener en cuenta la mezcla con el aire normal en las muestras de drones, los dos resultados fueron sorprendentemente similares. ¡Nuestro ensamblaje de drones funcionó!

Surge un patrón

Cuando comenzamos a recopilar nuestros datos con todos los isótopos de carbono medidos en el volcán Poás en el pasado, notamos una tendencia en cómo cambiaba el equilibrio de isótopos cuando el volcán se comportaba de manera diferente.

Durante las fases eruptivas, cuando el Poás realizaba explosiones húmedas liberando gas muy caliente y rico en azufre, los isótopos de carbono descendieron a valores más ligeros. Mientras tanto, durante las fases más tranquilas cuando el volcán estaba sellado, el balance isotópico se elevó a valores más pesados.

Con esta nueva información, podríamos mirar aún más hacia atrás y unir nuestros datos con datos de isótopos de actividades más antiguas. Vimos que este patrón se estaba repitiendo, con los isótopos de carbono alternando entre valores pesados ​​y ligeros durante los últimos 20 años de actividad en Poás. Hubo valores relativamente altos cuando el volcán estaba sellado y hubo valores relativamente bajos cuando el volcán estaba abierto.

Ahora tenemos un modelo de qué señales de advertencia buscar en futuros isótopos de carbono muestreados en este volcán cuando se esté preparando para entrar en erupción.

24 de agosto de 2020, ~ Volcán Poas, Costa Rica #volcano #poas #CostaRica
¡Baja el sonido un poco! pic.twitter.com/I8kyvF75dM

— Volcano Time-Lapse (@DavidHe11952876) August 24, 2020

Future research

Thanks to drones, we captured the first CO₂ from Poás volcano since 2014. Volcanic gases sampled before our work were all taken by hand by brave volcano scientists climbing down into the crater of Poás. These expeditions were few and far between.

We hope that with the onset of gas-capturing drones, carbon dioxide at volcanoes can start to be sampled more frequently. This will fill the gaps in the timeline and help us understand and forecast eruptions. + Explora más

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Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.