En krijgen zo meer inzicht in wat die vulkaan allemaal de lucht in pompt.

De aarde telt talloze vulkanen die regelmatig aan het rommelen slaan en naast lava ook gassen – zoals CO2 en zwaveldioxide – uitstoten. Sommige van deze vulkanen worden continu gemonitord met behulp van apparatuur – opgesteld aan de kraterrand – die de uitgestoten gassen meet. “Maar voor veel vulkanen wereldwijd is dit niet mogelijk, omdat ze te actief en slecht toegankelijk zijn, waardoor we ze niet veilig kunnen benaderen,” vertelt onderzoeker Emma Liu aan Scientias.nl. En naar de uitstoot van die vulkanen kunnen we dan ook alleen maar gissen. Maar daar lijkt verandering in te komen. Liu en collega’s hebben namelijk aangetoond dat het met behulp van speciale drones mogelijk is om ook de uitstoot van deze actieve vulkanen te meten.

Manam
De onderzoekers stuurden een speciaal aangepaste drone naar de Manam-vulkaan in Papoea-Nieuw-Guinea. Het is reeds bekend dat deze vulkaan enorm veel zwaveldioxide uitstoot, maar over de CO2-uitstoot was niets bekend. “Wij vlogen op een hoogte van enkele honderden meters direct over het actieve eruptiekanaal heen,” vertelt Liu. Met behulp van speciale sensoren ging de drone vervolgens na welk gassen – en in welke concentraties – de vulkaan uitstootte.


De metingen geven – in aanvulling op wat satellieten en verder weg, ook de op de grond gevestigde sensoren kunnen waarnemen – een heel gedetailleerd beeld van de uitstoot van de vulkaan. En zo kunnen onderzoekers nu dan ook eindelijk concluderen hoeveel CO2 de Manam vrijgeeft. “Per dag stoot de vulkaan ongeveer 5000 ton CO2 uit,” aldus Liu.

Geen lava, wel gassen
Dat uitbarstende vulkanen allerhande gassen – zoals CO2 en zwaveldioxide – de lucht in kunnen slingeren, is algemeen bekend. Minder bekend is dat veel vulkanen ook op het moment dat ze geen lava spuwen, gassen uitstoten. Dat geldt bijvoorbeeld voor de Manam die op het moment dat de drone over de vulkaan vloog, geen eruptie doormaakte. “Veel vulkanen stoten constant gas uit,” legt Liu uit. Sterker nog: de meeste door vulkanen uitgestoten gassen komen vrij wanneer deze vulkanen niet uitbarsten. De bron van het gas is magma dat – ondanks dat de vulkanen niet echt actief zijn – toch vrij dicht aan het oppervlak zit.

Koolstofkringloop
Doordat het met drone-metingen mogelijk is om de uitstoot van vulkanen veel nauwkeuriger vast te stellen, kunnen onderzoekers ook een beter beeld krijgen van de rol die vulkanen spelen in de zogenoemde koolstofkringloop. Deze kringloop omvat alle processen waardoor het element koolstof hier op aarde circuleert. Vandaag de dag drukken wij mensen – met de uitstoot van koolstofdioxide – een flink stempel op deze kringloop. Maar dat was in het verleden wel anders, zo vertelt Liu. “Voor de menselijke activiteiten hadden de emissies van vulkanen de grootste impact op het wereldwijde klimaat. Met een beter begrip van hoe het klimaat in het verleden is veranderd en welke rol vulkanen hierin hadden, kunnen we hopelijk ook beter gaan begrijpen wat er in de toekomst – tijdens een versnelde verandering van het wereldklimaat – gaat gebeuren.”

Deze foto maakte de drone terwijl deze over de vulkaan vloog. Te zien is dat vloeibaar magma zich nabij het oppervlak bevindt. Afbeelding: Emma Liu / ABOVE.

Aanstaande eruptie?
Daarnaast kunnen de metingen ook onthullen of een eruptie aanstaande is. Onderzoekers kijken daartoe naar de verhouding tussen zwavel en CO2. “In magma dat zich diep in de aarde bevindt, zitten heel veel verschillende soorten gassen opgelost,” vertelt Liu. “Wanneer het magma naar het oppervlak stijgt, neemt de druk af en komen deze verschillende gassen uit de oplossing en vormen gasbubbels in het magma. Het is een beetje vergelijkbaar met wanneer je de dop van een fles met koolzuurhoudende drank haalt – de druk neemt af, waardoor er bubbels ontstaan die de drank naar de bovenzijde van de fles duwen. Niet alle gassen gedragen zich echter hetzelfde en elk gas vormt weer bij een andere druk (en diepte) bubbels. Daarom mag je verwachten dat wanneer magma omhoog komt, er veranderingen optreden in de concentratie van verschillende gassen en zo kunnen veranderingen in de chemie – samen met andere geofysieke verschijnselen zoals aardbevingen – gebruikt worden om een idee te krijgen van in hoeverre magma omhoog komt.”


Uitdagend
De drone-metingen mogen dan waardevol zijn; gemakkelijk zijn ze zeker niet. “De uitdaging was om een drone te ontwerpen die grote afstanden (tot zeven kilometer van ons vandaan) kon afleggen, en hoog (tot wel 2 kilometer) kon vliegen,” stelt Liu. Daarnaast moet de drone dan ook nog uitgerust worden met verschillende wetenschappelijke instrumenten.

Maar het is onderzoekers dus gelukt om zo’n drone te ontwikkelen en Liu en collega’s kunnen niet wachten om deze op veel meer plaatsen in te gaan zetten. “Dit onderzoek verandert de manier waarop we vulkanische gassen monitoren,” denkt Liu. Ze hoopt dat de methode straks wereldwijd gebruikt kan worden, zodat we een heel gedetailleerd beeld kunnen krijgen van de impact die vulkanen hebben op de koolstofkringloop en de risico’s die ze voor hun directe omgeving vormen. “We werken nauw samen met vulkaanobservatoria om deze gereedschappen die het veilig monitoren van vulkanen mogelijk maken – met name in ontwikkelingslanden – ter beschikking te stellen.”