¿Un dron capaz de meterse en la lava? Últimas tecnologías para explorar volcanes

Décadas atrás los vulcanólogos y geólogos basaban sus análisis de lo que ocurría en un volcán jugándose la vida al borde de cráteres activos, recogiendo muestras de lava o cenizas en plena erupción y acercándose lo más posibles a las calederas. Hoy, sin embargo la tecnología para explorar volcanes se ha convertido en su mejor aliado y el campo de la vulcanología es más multidisciplinar que nunca.

A principios de 2018, el volcán Anak Krakatau en Indonesia comenzó a desmoronarse. Fue un movimiento sutil, imperceptible para cualquier ser humano: se deslizaba hacia el océano a una velocidad de aproximadamente 4 milímetros por mes. Un mes después de la erupción del volcán (que provocó un tsunami que mató a más de 400 personas) los científicos vieron este desplazamiento en las imágenes satelitales. Una lección aprendida que no fue olvidada y los satélites se convirtieron en un aliado esencial. Uno de los satélites de la Nasa, por ejemplo, cuenta con un espectrorradiómetro de imágenes de resolución moderada (MODIS). El satélite mide las emisiones térmicas de los volcanes para alertar de cualquier cambio, aunque sea nimio.

Los expertos también recurren a los satélites para detectar pequeños cambios en el movimiento vertical y horizontal del volcán, aunque sea de milímetros, otro indicador de actividad inusual. Pero uno de los mayores impulsos a esta ciencia llegó desde el programa Copérnico, una red de unos 30 satélites en órbita terrestre, de la Agencia Espacial Europea (ESA) que envían datos constantes. Estos satélites pueden detectar deformaciones subcentimétricas de las superficies del suelo, lo que significa que es posible detectar cuándo el volcán está preparando algo.

Los investigadores combinan datos de radar con observaciones satelitales que registran la temperatura y las emisiones de dióxido de azufre para capturar una imagen multidimensional de lo que sucede en los volcanes antes y durante las erupciones. Un estudio científico de los 47 volcanes más activos de América del Sur, que utilizó 17 años de datos satelitales, mostró que los cambios en al menos una de estas variables, y a veces en las tres, preceden a una erupción. Y a veces lo identifican con años de anticipación.

Sin embargo la cantidad de datos generada es enorme, tanto que los investigadores a menudo no dan abasto. Aquí es cuando da un paso adelante la inteligencia artificial. Un equipo liderado por Juliet Biggs, vulcanóloga de la Universidad de Bristol, Reino Unido, ha creado una red neuronal capaz de procesar unas 30.000 imágenes satelitales de más de 900 volcanes y señala aquellas que necesitan más atención. En el último ensayo, de las decenas de miles, identificó 100 con posibilidades y de ellas, 39 mostraron distorsiones reales del suelo, lo que significa que el sistema de IA había reducido la carga de trabajo de los vulcanólogos en un factor de casi 10. Ahora, están probando su sistema en aproximadamente medio millón de imágenes de más de 1.000 volcanes.

Pero incluso antes de que se puedan ver o sentir las señales de advertencia, los niveles crecientes de dióxido de carbono del cráter o los respiraderos de un volcán pueden indicar que hay problemas en el futuro. El magma contiene gases disueltos y, a medida que este material fundido aumenta y la presión disminuye, los gases se separan y viajan hacia arriba. El dióxido de carbono, uno de los gases volcánicos menos solubles, se escapa primero. Esta es una de las primeras señales de alerta.

En 2005, investigadores italianos diseñaron un instrumento, un sistema analizador de gases multicomponente (Multi-GAS), que no es mucho más grande que una caja de zapatos. Los vulcanólogos instalan estos sensores cerca de los respiraderos y también los montan en drones que vuelan sobre cráteres activos para medir los niveles de cinco gases clave emitidos por los volcanes.

Los instrumentos Multi-GAS tuvieron su prueba de fuego en Stromboli, un volcán frente a la costa norte de Sicilia. Los científicos italianos instalaron estos sensores, junto con cámaras y espectrómetros, en el volcán en 2005 y han recopilado datos de gas desde entonces. En febrero de 2007, la lava comenzó a salir del volcán en una erupción efusiva, pero dos semanas antes los niveles de dióxido de carbono se habían multiplicado por diez, lo que les permitió alertar a las redes de seguridad de que algo ocurriría. De hecho el sistema se ha adaptado para enviar mensajes de alerta a las fuerzas de seguridad. Desde 2015 se han predicho 57 eventos gracias a este sistema. No anticipa mucho, una hora antes reciben las alertas, pero es un valioso tiempo que se gana.

A pesar de esto, la vulcanología no es una ciencia exacta. Que cinco volcanes incrementen su emisión de dióxido de carbono, no significa que otros tres sigan ese patrón antes de una erupción. En pocas palabras: no todos los volcanes ven la misma película. Otro desafío al que se enfrentan los vulcanólogos es que están tratando de inferir lo que está sucediendo en las profundidades de la tierra mediante datos como las emisiones de gas y los cambios de forma en la superficie. Es como interpretar, por las olas del mar, la configuración precisa del lecho marino. Y a eso hay que sumarle que cada volcán tiene su propia personalidad, por así decirlo: su propio conjunto único de materiales, configuración y estructura.

Todo ello no hace más que destacar que usar las erupciones pasadas para predecir las futuras no es una ciencia exacta. La realidad es que los volcanes han evolucionado de formas muy diferentes dependiendo del terreno, su conexión subterránea o submarina con otros volcanes, los gases en el interior y otros factores que los hacen únicos… Pero esto también es una ventaja para la ciencia: al ser todos diferentes también nos brindan información única. Los vulcanólogos usan lo que se conoce como monitoreo de infrasonidos para detectar sonidos y explosiones dentro de los volcanes y captar tonos de baja frecuencia que no pueden ser escuchados por los oídos humanos. La actividad volcánica puede deformar un cráter, lo que afecta la forma de las ondas sonoras infrasónicas provenientes del volcán. Y esta “música” creada por los volcanes también nos habla directamente de su actividad.

Para terminar os presentamos el Vulcan, un prototipo de dron diseñado por el ingeniero Charles Bombardier, cuyo propósito sería estudiar los volcanes… desde el interior: sí, se metería en la lava. Su diseño está cubierto por cerámica resistente a altas temperaturas (la misma que cubre los transbordadores espaciales) y cuenta con un sistema de transferencia de calor para enfriar el interior: el calor de la lava se usa para enfriar el interior y que los sensores no se “frían”.