Uma foto aérea de uma cratera de vulcão no leste de Java, Indonésia. Crédito:Shutterstock
Erupções vulcânicas não podem ser previstas com 100% de certeza. No entanto, detalhes sobre uma próxima erupção podem ser estimados usando os gases quentes e fedorentos que um vulcão produz.
Esses gases fornecem pistas sobre o momento, a duração ou a gravidade das próximas erupções que podem ajudar as autoridades locais a decidir se e quando as comunidades vizinhas precisam ser evacuadas.
Em média, existem até 50 vulcões em erupção ativa no planeta a qualquer momento. Muitos desses vulcões são mais propensos a expelir gases quentes – como vapor e dióxido de carbono – do que lava. Coletar esses gases é a chave para entender as formas misteriosas dos vulcões, mas pode ser perigoso.
Agora, os drones estão tornando tudo mais seguro e fácil do que nunca.
Vulcões gasosos Durante a maior parte da última década, tenho visitado esses vulcões gasosos regularmente para pegá-los antes, durante ou depois de uma erupção.
Trabalhei com outros cientistas e engenheiros para medir gases vulcânicos com uma variedade de dispositivos conectados a drones.
Nossa pesquisa mais recente usa drones para capturar dióxido de carbono vulcânico no vulcão Poás, na Costa Rica. Medimos os isótopos de carbono nesse dióxido de carbono e descobrimos um padrão na maneira como essas impressões digitais químicas mudam durante os diferentes estágios de atividade.
Maquiagem de carbono exclusiva O dióxido de carbono está em toda parte:no ar que exalamos, no escapamento de veículos – e dissolvido em magma. Nos vulcões, ele escapa do magma para a superfície através de rachaduras e sistemas hidrotermais (como os gêiseres do Parque Nacional de Yellowstone), infiltrando-se no solo ou expelindo uma nuvem de gás.
Ao obter uma amostra deste carbono vulcânico, podemos medir a razão isotópica de carbono estável, uma composição química única que reflete a fonte e o caminho do CO
2 levou à superfície.
Cada vulcão ao redor do mundo produz uma gama única desses isótopos de carbono que mudam quando o sistema vulcânico muda.
No entanto, levava muito tempo para coletar cada amostra quando os pesquisadores precisavam caminhar até uma cratera, colocando-os em risco a cada segundo que permaneciam na zona de perigo. Com a evolução dos sistemas aéreos desocupados (UAS, também conhecidos como drones), os pesquisadores começaram a enviar essas máquinas para as áreas de perigo.
Um drone equipado para amostrar gás vulcânico captura dióxido de carbono. Crédito:Fiona D'Arcy, Autor fornecido
Empregando drones Para fazer isso, usamos interruptores e peças eletrônicas para conectar os sensores de gás aos sistemas de comunicação a bordo do UAS. O CO vulcânico
2 seria sugado através de uma série de tubos com a ajuda de uma bomba e sensores que enviariam um sinal de volta ao piloto quando entrássemos na pluma de gás. Com o apertar de um botão no controle remoto, o piloto podia escolher – a uma distância segura – quando e onde coletar a amostra de gás.
Chegamos à Costa Rica em abril de 2019 com nossa nova e brilhante configuração de drone, que lançamos na borda do vulcão Poás e que caiu quase imediatamente. Felizmente, nossa equipe criou uma solução rápida para nosso segundo drone – uma bomba e um interruptor pendurados no drone em um saco de lavanderia. Funcionou perfeitamente.
Para evitar mais perdas, nos aproximamos da cratera e voamos nossa montagem diretamente acima dela. Mais tarde naquele dia, analisamos os isótopos estáveis de carbono em nossas amostras de drones e nas amostras que coletamos do solo. Depois de contabilizarmos a mistura com o ar normal nas amostras de drones, os dois resultados foram surpreendentemente semelhantes. Nossa montagem de drone funcionou!
Surge um padrão Quando começamos a compilar nossos dados com todos os isótopos de carbono medidos no vulcão Poás no passado, notamos uma tendência em como o equilíbrio dos isótopos mudou quando o vulcão estava se comportando de maneira diferente.
Durante as fases eruptivas, quando Poás estava fazendo explosões úmidas liberando gás extra quente e rico em enxofre, os isótopos de carbono caíram para valores mais leves. Enquanto isso, durante as fases mais calmas, quando o vulcão foi selado, o equilíbrio isotópico subiu para valores mais pesados.
Com esse novo insight, podemos olhar ainda mais para trás e juntar nossos dados com dados de isótopos de atividades mais antigas. Vimos que esse padrão estava se repetindo, com os isótopos de carbono alternando entre valores pesados e leves ao longo dos últimos 20 anos de atividade em Poás. Havia valores relativamente pesados quando o vulcão estava selado e havia valores relativamente leves quando o vulcão estava aberto.
Agora temos um plano de quais sinais de alerta procurar em futuros isótopos de carbono amostrados neste vulcão quando estiver se preparando para entrar em erupção.
Pesquisa futura Graças aos drones, capturamos o primeiro CO
2 do vulcão Poás desde 2014. Os gases vulcânicos amostrados antes do nosso trabalho foram todos recolhidos à mão por bravos cientistas vulcânicos que desceram na cratera do Poás. Essas expedições foram poucas e distantes entre si.
Esperamos que, com o surgimento dos drones de captura de gás, o dióxido de carbono nos vulcões possa começar a ser amostrado com mais frequência. Isso preencherá as lacunas na linha do tempo e nos ajudará a entender e prever erupções.
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Este artigo é republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
