Les éruptions volcaniques ne peuvent pas être prédites avec 100% de certitude. Cependant, les détails d'une éruption à venir peuvent être estimés en utilisant les gaz chauds et malodorants produits par un volcan.

Ces gaz fournissent des indices sur le moment, la durée ou la gravité des éruptions à venir, ce qui peut aider les autorités locales à décider si et quand les communautés environnantes doivent être évacuées.

En moyenne, il y a jusqu'à 50 volcans en éruption active sur la planète à tout moment. Beaucoup de ces volcans sont plus susceptibles de cracher des gaz chauds, comme de la vapeur et du dioxyde de carbone, que de la lave. La collecte de ces gaz est essentielle pour comprendre les voies mystérieuses des volcans, mais cela peut être dangereux.

Désormais, les drones le rendent plus sûr et plus facile que jamais.

Volcans gazeux

Pendant la majeure partie de la dernière décennie, j'ai visité régulièrement de tels volcans gazeux pour les attraper juste avant, pendant ou après une éruption.

J'ai travaillé avec d'autres scientifiques et ingénieurs pour mesurer les gaz volcaniques avec une variété d'appareils attachés à des drones.

Nos dernières recherches utilisent des drones pour capturer le dioxyde de carbone volcanique sur le volcan Poás au Costa Rica. Nous avons mesuré les isotopes du carbone dans ce dioxyde de carbone et découvert un modèle dans la façon dont ces empreintes chimiques changent au cours des différentes étapes de l'activité.

Maquillage carbone unique

Le dioxyde de carbone est partout :dans l'air que nous expirons, dans les gaz d'échappement des véhicules et dissous dans le magma. Dans les volcans, il s'échappe du magma vers la surface par des fissures et des systèmes hydrothermaux (comme les geysers du parc national de Yellowstone), en s'infiltrant à travers le sol ou en soufflant dans un panache de gaz.

En obtenant un échantillon de ce carbone volcanique, nous pouvons mesurer le rapport isotopique stable du carbone, une composition chimique unique qui reflète la source et la voie du CO₂ pris à la surface.

Chaque volcan du monde produit une gamme unique de ces isotopes de carbone qui changent lorsque le système volcanique change.

Cependant, il a fallu beaucoup de temps pour collecter chaque échantillon lorsque les chercheurs devaient descendre dans un cratère, les mettant en danger chaque seconde où ils restaient dans la zone de danger. Avec l'évolution des systèmes aériens inoccupés (UAS, également appelés drones), les chercheurs ont commencé à envoyer ces machines dans les zones dangereuses.

Employer des drones

Pour ce faire, nous avons utilisé des interrupteurs et des pièces électroniques pour connecter des capteurs de gaz aux systèmes de communication embarqués de l'UAS. Le CO₂ volcanique serait aspiré à travers une série de tubes à l'aide d'une pompe et de capteurs qui enverraient un signal au pilote lorsque nous entrions dans le panache de gaz. D'une simple pression sur un interrupteur de la télécommande, le pilote pouvait choisir, à distance de sécurité, quand et où prélever l'échantillon de gaz.

Nous sommes arrivés au Costa Rica en avril 2019 avec notre tout nouveau drone, que nous avons lancé au bord du volcan Poás et qui s'est écrasé presque immédiatement. Heureusement, notre équipe a concocté une solution rapide pour notre deuxième drone :une pompe et un interrupteur suspendus au drone dans un sac à linge. Cela a fonctionné parfaitement.

Pour éviter de nouvelles pertes, nous nous sommes approchés du cratère et avons fait voler notre assemblage directement au-dessus. Plus tard dans la journée, nous avons examiné les isotopes stables du carbone dans nos échantillons de drones et dans les échantillons que nous avons prélevés au sol. Après avoir pris en compte le mélange avec l'air ordinaire dans les échantillons de drones, les deux résultats étaient étonnamment similaires. Notre assemblage de drones a fonctionné !

Un modèle émerge

Lorsque nous avons commencé à compiler nos données avec tous les isotopes de carbone mesurés sur le volcan Poás dans le passé, nous avons remarqué une tendance dans la façon dont l'équilibre des isotopes se déplaçait lorsque le volcan se comportait différemment.

Pendant les phases éruptives, lorsque Poás effectuait des explosions humides libérant un gaz très chaud et riche en soufre, les isotopes du carbone ont glissé vers des valeurs plus légères. Pendant ce temps, pendant les phases plus calmes où le volcan était scellé, le bilan isotopique est passé à des valeurs plus lourdes.

Grâce à ces nouvelles informations, nous pourrions regarder encore plus loin et assembler nos données avec des données isotopiques d'activités plus anciennes. Nous avons vu que ce schéma se répétait, les isotopes du carbone alternant entre des valeurs fortes et légères au cours des 20 dernières années d'activité à Poás. Il y avait des valeurs relativement élevées lorsque le volcan était scellé et il y avait des valeurs relativement faibles lorsque le volcan était ouvert.

Nous avons maintenant un plan des signaux d'avertissement à rechercher dans les futurs isotopes de carbone échantillonnés sur ce volcan lorsqu'il se prépare à entrer en éruption.

24 août 2020, ~ Volcan Poas, Costa Rica #volcan #poas #CostaRica
Baissez un peu le son ! 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. + Explorer plus loin

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Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.