Den Geheimnissen eines Vulkans auf der Spur

Im Krater angekommen, ist die Oberfläche für unsere Erkundung zerklüftet und vernarbt. Zerklüftete Felsformationen, Risse und ausströmende Gase durchziehen die karge Landschaft und machen es zu einer Herausforderung, diese Umgebung zu erreichen und sich dort für längere Zeit aufzuhalten.

Vulkanismus ist eine der stärksten Antriebskräfte auf der Erdoberfläche. Im Gegensatz zu Tektonik und Erosion, deren Auswirkungen sich über Tausende bis Millionen von Jahren erstrecken, können die spektakulären und bisweilen zerstörerischen Energieausbrüche eines Vulkans die Landschaft innerhalb weniger Tage verändern und gefährliche Situationen für die Menschen vor Ort schaffen. Im Geiste der Fürsorge und der Innovation arbeiten wir mit Wissenschaftlern von Regierungsbehörden und Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt zusammen, um bessere Instrumente zur Vorhersage der Aktivität von Vulkanen und zur Überwachung von Vorläufern großer Eruptionen bereitzustellen.

Unsere Forschungs- und Entwicklungsteams aus Syracuse und Köln werden vom INGV (Italienisches Nationales Institut für Vulkanologie und Geophysik, welches die Einladung zu dieser Feldkampagne ausgesprochen hat) in Zusammenarbeit mit NASA, JPL, ESA, CNES, ISRO ASI - und verschiedenen Forschern von Universitäten auf der ganzen Welt unterstützt. Ziel ist es, bedeutende Fortschritte auf dem Gebiet der Vulkanüberwachung zu erzielen und dazu beizutragen, Zivilschutzprotokolle zum Schutz der in der Nähe der Vulkane lebenden Menschen zu erstellen. Diese Forschungseinrichtungen liefern wertvolle Erkenntnisse über die wichtigsten Parameter und Naturphänomene, um die potenziell gefährliche Aktivität kontinuierlich zu überwachen. Organisationen wie diese verlassen sich auf die Privatindustrie wie INFICON, um zuverlässige wissenschaftliche Instrumente und Sensoren zu bauen, die robust genug sind, um der anspruchsvollen Arbeit an vulkanischen Standorten standzuhalten (in situ, in der Nähe, luft- oder weltraumgestützte Instrumente) und die von Regierungsbehörden eingesetzt werden können, die für den Katastrophenschutz, die geowissenschaftliche Beobachtung und die Notfallmaßnahmen zuständig sind.

Wenn wir in den Krater eines Vulkans gehen, um Gase und "Lecks" aus der Vulkankammer zu messen, benötigen wir Geräte, die dem standhalten können, was die Umgebung ihnen zumutet. Massenspektrometer für die Gasanalyse und Leckdetektoren zum Aufspüren von Lecks an der Quelle haben sich von großen, labortypischen Instrumenten zu tragbaren und robusten Geräten entwickelt, die in diese vulkanische Umgebung getragen werden können. Für das Vulkan-Projekt verwenden wir einen tragbaren IRwin®-Gasmonitor, einen Transpector® MPH Membraneinlass-MS und ein tragbares Multigas-System für Drohnen. Die Expedition erfüllt nicht nur die unmittelbare Mission der Wissenschaftler, sondern liefert ihnen auch wertvolle Informationen für die Entwicklung der nächsten Generation von Instrumenten für Umwelt- und viele andere anspruchsvolle Anwendungen.

Stellen Sie sich einen Vulkan wie eine gigantische geschlossene Kammer vor, die mit Lava gefüllt ist. Durch den Druck des entgasenden Magmas entstehen Risse, Spalten und Lecks, aus denen giftige Gase und Wasserdampf austreten. Diese "fumarolischen Felder" könnten mit Geräten gemessen werden, die normalerweise in anderen Industriezweigen verwendet werden. Doch hier leisten wir einen Beitrag, indem es eine neue Lecksuchtechnologie und hochmoderne tragbare Gasanalysatoren einsetzt, um die Zusammensetzung der austretenden Gase zu messen und ihre Veränderungen im Laufe der Zeit zu verfolgen. Die Veränderungen der Gaszusammensetzung und des Gasflusses können mit Veränderungen im Inneren des Vulkans korreliert werden und deuten auf einen bevorstehenden Ausbruch hin. Aber wie alles in der Natur, müssen auch diese Parameter im Laufe der Zeit überwacht werden, um das Verhalten eines jeden Vulkans besser zu verstehen.

Auf Vulcano messen wir die von den Fumarolenfeldern des Kraters abgegebenen Gase, um den Zustand des Vulkans zu verstehen. Gleichzeitig hilft es bei der Überwachung vieler anderer Vulkane auf der ganzen Welt, da diese In-situ-Gasmessungen mit den Daten von Fernerkundungsinstrumenten an Bord von Flugzeugen und Satelliten verglichen werden können, die auf Wunsch 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche die Erde und alle ihre Vulkane überwachen können. Diese werden dann zu Kalibrierungs- und Validierungspunkten für Erdbeobachtungsplattformen, die Ländern und Zivilschutzbehörden dabei helfen, sich auf Notfälle vorzubereiten, wenn Vulkane sehr aktiv werden, und Notfälle im Falle eines Ausbruchs zu bewältigen, wenn eine In-situ-Gasmessung nicht möglich ist.  Die in dieser Vulkanfeldkampagne gewonnenen Daten werden zur Kalibrierung des HyTES (Hyperspectral Thermal Emission Spectrometer) des JPL beitragen und später bei der Entwicklung des HyspIRI-Satelliten-Fernerkundungsinstruments helfen, das zur Überwachung der Vulkane der Erde beitragen wird.