La detección de gas in situ en volcanes amplía los límites

INFICON se encuentra en una posición única para esta investigación, ya que nuestra tecnología de detección de gases está diseñada para soportar los duros entornos de las plantas de fabricación de semiconductores. Hemos sido capaces de ampliar nuestras capacidades de detección de gases de la fábrica al campo en la Tierra, e incluso al espacio. El espectrómetro de masas INFICON Transpector® MPH puede detectar los niveles más bajos de gases a gran velocidad, tiene el rango de masas necesario para la detección de las principales especies, está diseñado para aplicaciones que requieren el máximo nivel de rendimiento y recientemente ha completado una misión histórica a la superficie lunar.

El Dr. Diaz fue invitado por el Instituto Nacional Italiano de Geofísica y Vulcanología (INGV) para continuar su investigación sobre este volcán, que comenzó en 2018 cuando probó el espectrómetro de masas INFICON XPR a bordo de un dron multirotor y otra instrumentación para caracterizar las emisiones de penacho activo para el monitoreo volcánico en el Monte Etna. Comenzó esta investigación en 1995 durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Minnesota desarrollando instrumentación de detección de gases en miniatura y portátil sobre el terreno. Los objetivos son hacer avanzar la ciencia y proteger vidas humanas con la combinación de instrumentos de detección de gases y tecnología robótica.

Durante esta última visita, los equipos realizaron demostraciones de ingeniería de cargas útiles de detección de gases en robots y probaron tecnologías orientadas al espacio en un escenario análogo al lunar (el Etna es uno de los pocos lugares seleccionados por la NASA y la ESA para realizar pruebas lunares y planetarias debido a las condiciones similares del terreno y los retos que plantea). Probamos varios instrumentos INFICON, incluidos sistemas de espectrometría de masas, sensores electroquímicos, sensores infrarrojos y sensores de partículas integrados en un sistema portátil de campo. Las pruebas se realizaron en plumas activas, fumarolas, cráteres y tubos de lava utilizando diferentes plataformas: globos, robots, drones y dispositivos portátiles de mano.

Las pruebas incluyeron:

• ARAMMIS (Autonomous Robot for Area Mapping, Monitoring and In-situ Gas Sensing), una carga útil de detección de gases a bordo de un robot con patas del Robotics System Lab de la ETH. Es la primera vez que esto se logra en un volcán activo. ARAMMIS utiliza el espectrómetro de masas cuadrupolar INFICON Transpector MPH (el mismo que aterrizó en la Luna en marzo de 2025) en un pequeño sistema portátil y una jaula antivuelco que funciona a través del ordenador principal del robot.
• Prototipo HAPSITE Scout, que es una unidad de detección y muestreo de gases múltiples que acompaña al HAPSITE CDT para su funcionamiento portátil y con drones o robots. Evalúa la emisión de gases principales y recoge muestras en un cartucho remoto para su posterior análisis en profundidad por GC/MS.
• Prototipo MAMBA (Multi-Sensor Atmospheric Monitoring for Baseline Analysis), un pequeño paquete de sensores para la caracterización paramétrica y de gases en colaboración con el proyecto ETH Serenity FOCUS, que desarrolló el robot rodante Serenity para la caracterización de terrenos lunares rugosos, como cráteres y tubos de lava. Probamos este sistema en Grotta dei Lamponi y Cratère del Larghetto.
• Operaciones con globos y pequeños drones con sensores de gas desarrollados por las universidades participantes en el proyecto.

Una gran parte de la población de la Tierra vive en el entorno de volcanes activos. Si «escuchamos» lo que nos dicen a través de la detección y el análisis de fugas de gas, podremos responder mejor a sus avisos. Cuantos más datos podamos recoger a través de los gases que medimos, y cuantos más sistemas podamos desplegar, mejor capacidad de predicción tendremos.

En pocas palabras: con esta instrumentación de gases in situ integrada con otros parámetros de vigilancia, podemos salvar vidas, del mismo modo que ya estamos mejorando la predicción de terremotos en otro proyecto INFICON.

Una erupción volcánica se produce cuando el magma sube a la superficie de la Tierra y emite gases y crea una presión que desencadena temblores (actividad sísmica) y otros cambios medibles antes de entrar en erupción.

El Dr. Diaz explicó que, tomando medidas in situ de los gases, podemos comprender lo que ocurre en el interior del volcán. A medida que el nuevo magma se va llenando en la cámara magmática, se produce la desgasificación y los cambios en la concentración de gases pueden monitorizarse en la pluma volcánica o en los campos fumarólicos con nuestra instrumentación de detección de gases. El seguimiento de estos cambios permite descubrir los factores desencadenantes o precursores de una actividad eruptiva elevada.

La campaña de campo del Monte Etna tuvo éxito al demostrar las capacidades de robots y drones para integrar instrumentos de detección de gases y realizar mediciones de emisiones de gases volcánicos para incorporarlos como herramientas rutinarias de vigilancia volcánica. Mediante el uso de estas herramientas, podemos evitar enviar a seres humanos a realizar el peligroso trabajo de tomar mediciones cerca del volcán en erupción.

«Fue extremadamente duro, hubo muchos desafíos técnicos y de campo, pero al final tuvimos éxito, y seguiremos mejorando a medida que la tecnología madure de prototipos a productos», dijo el Dr. Diaz. "Ha sido un logro colectivo en colaboración con nuestros colegas investigadores poner a prueba nuestras últimas tecnologías, plataformas y sensores para avanzar en las capacidades y el acceso a los datos para obtener una mejor comprensión de la vigilancia volcánica in situ. Mi esperanza es que acabe implantándose en las actividades rutinarias de los observatorios volcánicos de todo el mundo".

Además de INFICON, participaron los siguientes grupos: Los grupos de investigación del INGV de Catania, Roma y Palermo, así como investigadores del ETH de Zúrich (el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich), la Universidad de Catania, la Universidad de Palermo, la Universidad de Pisa y la Universidad de Costa Rica.

El Dr. Diaz espera volver el año que viene para continuar esta importante investigación. INFICON se enorgullece de ser el socio comercial de la detección de gas in situ.