I principali gas rilasciati dai vulcani sono il vapore acqueo, l’anidride carbonica e l’anidride solforosa. L’analisi di questi gas rappresenta uno dei modi migliori per ottenere informazioni sui sistemi vulcanici e sui processi magmatici in atto. Inoltre, il rapporto tra i livelli di questi elementi può persino rivelare la probabilità di un’imminente eruzione. Finora, i velivoli sono stati utilizzati per portare i sistemi analitici necessari ai siti di attività vulcanica, ma ciò ha comportato spese significative a causa delle loro dimensioni.
Recentemente, un team di ricerca guidato dal Prof. Thorsten Hoffmann dell’Università Johannes Gutenberg di Magonza (JGU) ha valutato il potenziale di utilizzare un piccolo dispositivo di osservazione portatile in zone remote. Questo sistema compatto di droni può essere trasportato anche a piedi in siti estremamente difficili da raggiungere. Inoltre, richiede solo un volo minimo e pochi preparativi amministrativi per funzionare come piattaforma di osservazione aerea.
Le emissioni di gas sono uno dei pochi segnali chimici che forniscono prove dei processi che avvengono nei sistemi magmatici in profondità sotto la superficie, che altrimenti sarebbero inaccessibili. I ricercatori sostengono da tempo che l’analisi di tali emissioni volatili possa avere un ruolo importante nel migliorare la previsione delle eruzioni vulcaniche. In particolare, il rapporto tra la concentrazione di anidride carbonica e anidride solforosa nelle emissioni di gas è un parametro particolarmente promettente per monitorare i cambiamenti nell’attività vulcanica.
In effetti, sono state osservate alterazioni di questo rapporto immediatamente prima delle eruzioni di diversi vulcani, come l’Etna. Tuttavia, la raccolta di una serie temporale continua di composizioni di gas rappresenta una grande sfida pratica. Il campionamento manuale diretto tramite la scalata del vulcano è difficile e richiede tempo, senza considerare i potenziali pericoli di un’eruzione improvvisa. D’altra parte, le apparecchiature di monitoraggio fisse spesso non registrano dati rappresentativi sulla composizione dei gas, principalmente a causa delle mutevoli direzioni del vento.
I droni di misurazione possono superare i problemi legati alla raccolta di dati sui gas vulcanici. Sono già stati utilizzati per misurare le caratteristiche chimiche dei gas vulcanici. In particolare, l’utilizzo dei droni riduce il rischio per i vulcanologi di essere messi in pericolo da improvvisi cambiamenti nell’attività vulcanica a causa delle maggiori distanze in gioco. Inoltre, i droni consentono di raggiungere fonti di emissione che sarebbero altrimenti difficili o addirittura impossibili da raggiungere, come fumarole su terreni ripidi e scivolosi o parti più vecchie del pennacchio vulcanico che si trovano tipicamente in zone sottovento e ad altitudini più elevate. Finora, solo droni più grandi erano stati utilizzati per il monitoraggio dei vulcani, il che è stato problematico per le regioni remote in cui si trovano la maggior parte dei vulcani.
In collaborazione con la vulcanologa Nicole Bobrowski dell’Università di Heidelberg e l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) di Catania, il team di ricerca ha testato un piccolo drone commerciale pesante meno di 900 grammi, dotato di sensori miniaturizzati e leggeri. Questa combinazione, che pesa meno di una bottiglia d’acqua, può essere facilmente trasportata in uno zaino. Ma il beneficio non è solo il peso del dispositivo, ma anche l’acquisizione di dati in tempo reale sui livelli di anidride solforosa per sapere quando ci si trova effettivamente in contatto con il pennacchio vulcanico, che cambia rapidamente in risposta ai fattori atmosferici.
Il progetto è supportato finanziariamente da TeMaS (Terrestrial Magmatic Systems), una delle otto aree di ricerca ad alto potenziale della JGU. Lo scopo di TeMaS, che è una collaborazione di ricercatori di Magonza, Francoforte, Heidelberg e Monaco, è comprendere le connessioni tra i processi magmatici nel mantello terrestre e l’atmosfera, combinando l’esperienza di discipline diverse come la petrologia sperimentale e la chimica atmosferica.
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Aggiornato il 12/07/2023
