Le eruzioni vulcaniche non possono essere previste con certezza al 100%. Tuttavia, i dettagli su un'imminente eruzione possono essere stimati utilizzando i gas caldi e maleodoranti prodotti da un vulcano.

Questi gas forniscono indizi sui tempi, la durata o la gravità delle imminenti eruzioni che possono aiutare le autorità locali a decidere se e quando è necessario evacuare le comunità circostanti.

In media, ci sono fino a 50 vulcani in eruzione attiva sul pianeta in un dato momento. È più probabile che molti di questi vulcani emettano gas caldi, come vapore e anidride carbonica, rispetto alla lava. La raccolta di questi gas è la chiave per comprendere le misteriose vie dei vulcani, ma può essere pericoloso.

Ora, i droni lo stanno rendendo più sicuro e facile che mai.

Vulcani gassosi

Per la maggior parte dell'ultimo decennio, ho visitato regolarmente tali vulcani gassosi per catturarli appena prima, durante o dopo un'eruzione.

Ho lavorato con altri scienziati e ingegneri per misurare i gas vulcanici con una varietà di dispositivi collegati ai droni.

La nostra ultima ricerca utilizza i droni per catturare l'anidride carbonica vulcanica nel vulcano Poás in Costa Rica. Abbiamo misurato gli isotopi del carbonio in questa anidride carbonica e abbiamo scoperto un modello nel modo in cui queste impronte chimiche cambiano durante le diverse fasi dell'attività.

Trucco carbonio unico

L'anidride carbonica è ovunque:nell'aria espiriamo, nei gas di scarico dei veicoli e si dissolve nel magma. Nei vulcani, fuoriesce dal magma in superficie attraverso fessure e sistemi idrotermali (come i geyser nel Parco Nazionale di Yellowstone), filtrando attraverso il suolo o soffiando fuori in un pennacchio di gas.

Ottenendo un campione di questo carbonio vulcanico, possiamo misurare il rapporto isotopico del carbonio stabile, una composizione chimica unica che riflette la fonte e il percorso della CO₂ preso in superficie.

Ogni vulcano in tutto il mondo produce una gamma unica di questi isotopi di carbonio che cambiano quando cambia il sistema vulcanico.

Tuttavia, ci è voluto molto tempo per raccogliere ogni campione quando i ricercatori avevano bisogno di scendere in un cratere, mettendoli a rischio ogni secondo in cui rimanevano nella zona di pericolo. Con l'evoluzione dei sistemi aerei non occupati (UAS, noti anche come droni), i ricercatori hanno iniziato a inviare queste macchine nelle aree pericolose.

Utilizzo di droni

Per fare ciò, abbiamo utilizzato interruttori e componenti elettronici per collegare i sensori di gas ai sistemi di comunicazione di bordo degli UAS. La CO₂ vulcanica verrebbe risucchiato attraverso una serie di tubi con l'aiuto di una pompa e sensori che avrebbero inviato un segnale al pilota quando siamo entrati nel pennacchio di gas. Con la semplice pressione di un interruttore sul telecomando, il pilota poteva scegliere, da una distanza di sicurezza, quando e dove raccogliere il campione di gas.

Siamo arrivati ​​in Costa Rica nell'aprile 2019 con il nostro nuovo e brillante allestimento di droni, che abbiamo lanciato sul bordo del vulcano Poás e che si è schiantato quasi immediatamente. Per fortuna, il nostro team ha trovato una soluzione rapida per il nostro secondo drone:una pompa e un interruttore appesi al drone in un sacco per la biancheria. Ha funzionato perfettamente.

Per evitare ulteriori perdite, ci siamo avvicinati al cratere e abbiamo fatto volare il nostro gruppo direttamente sopra di esso. Più tardi quel giorno, abbiamo esaminato gli isotopi stabili del carbonio nei nostri campioni di droni e nei campioni che abbiamo prelevato da terra. Dopo aver tenuto conto della miscelazione con l'aria normale nei campioni di droni, i due risultati sono stati sorprendentemente simili. Il nostro assemblaggio del drone ha funzionato!

Emerge uno schema

Quando abbiamo iniziato a compilare i nostri dati con tutti gli isotopi di carbonio misurati sul vulcano Poás in passato, abbiamo notato una tendenza nel modo in cui l'equilibrio degli isotopi si spostava quando il vulcano si comportava in modo diverso.

Durante le fasi eruttive, quando Poás stava facendo esplosioni umide rilasciando gas molto caldo e ricco di zolfo, gli isotopi del carbonio sono scesi a valori più leggeri. Nel frattempo, durante le fasi più tranquille in cui il vulcano è stato sigillato, l'equilibrio isotopico è salito a valori più elevati.

Con questa nuova intuizione, potremmo guardare ancora più indietro e unire i nostri dati con i dati isotopici di attività precedenti. Abbiamo visto che questo schema si stava ripetendo, con gli isotopi del carbonio alternati tra valori pesanti e leggeri negli ultimi 20 anni di attività a Poás. C'erano valori relativamente alti quando il vulcano era sigillato e c'erano valori relativamente bassi quando il vulcano era aperto.

Ora abbiamo un progetto di quali segnali di allarme cercare nei futuri isotopi del carbonio campionati in questo vulcano quando si sta preparando per eruttare.

24 agosto 2020, ~ Vulcano Poas, Costa Rica #vulcano #poas #CostaRica
Abbassa un po' l'audio! 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. + Esplora ulteriormente

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Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.