Jorge Andrés DíazFísico y vulcanólogo, experto en detección de erupciones Terapia preventivaJorge Andrés Díaz en su laboratorio del Centro de Alta Tecnología de San José (Costa Rica) con su invento, el espectrómetro de masas para el análisis de emisiones volcánicas, una nariz electrónica capaz de oler los gases.
“Cuando huele a helio, el volcán está a punto de entrar en erupción”
Doctor en Física por la Universidad de Minnesota, el costarricense de 35 años Jorge Andrés Díaz ha revolucionado la vulcanología con su espectrómetro de masas “de bolsillo”, un invento que le ha valido el reconocimiento de la comunidad científica. Este pequeño aparato permite detectar la composición química de los gases presentes en el entorno de un volcán y predecir posibles erupciones.
A 3.300 metros de altura, en pleno cráter del volcán Turrialba de Costa Rica, un instrumento único en su género hace posible lo que hasta el momento no se había logrado en geología: determinar, in situ, la concentración y composición química de los gases tóxicos que exhala un volcán semidormido, lo cual permitirá predecir posibles erupciones futuras con tiempo suficiente para declarar una emergencia y evacuar a la población de la zona. El aparato, conocido como Avems (aircraft-based volcanic emission mass spectrometer), es el prototipo de espectrómetro de masas más pequeño que existe en el mundo y ha sido diseñado por el físico costarricense Jorge Andrés Díaz, del Centro Nacional de Alta Tecnología de Costa Rica (CENAT) con apoyo de científicos del Centro Espacial Kennedy.
El éxito obtenido con su invento, que le ha valido el reconocimiento de la comunidad científica y ha despertado el interés de la NASA, ha empujado a Díaz a trabajar en un prototipo de sensor aún más pequeño y compacto con vistas a su aplicación en el espacio, que podría mejorar el actual sistema de análisis de gases tóxicos dentro del transbordador espacial. El desarrollo de estos espectrómetros, que funcionan como nariceselectrónicas, son parte de un megaproyecto entre Costa Rica y la NASA bautizado como Carta. Su objetivo es sobrevolar y “husmear” hasta el último centímetro del territorio costarricense para escanearlo palmo a palmo con seis sensores hiperespectrales y cámaras infrarrojas de altísima resolución que pueden revelar importantes datos aplicables en estudios de medio ambiente, arqueología y otros campos científicos.
La corresponsal de MUY, Ángela Posada-Swafford, acompañó a Jorge Andrés Díaz en varias de las misiones de Carta que culminaron con un ascenso al volcán Turrialba para medir su estado de ánimo actual y poner a prueba las cualidades del espectrómetro Avems.
“El aumento en la concentración de gases en el Turrialba, que no rugía desde 1866, indica actividad inminente”– ¿Qué indican los gases sobre el genio de un volcán?
– Las concentraciones de dióxido de carbono, dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno son como un termómetro que marca la temperatura del volcán, pero el factor clave es el helio, un gas muy importante porque sólo proviene de la degasificación del magma. Si está presente en la muestra obtenida, significa que el magma está fluyendo a la cámara magmática.
– ¿Es ése el momento en que hay que salir corriendo?Un catador muy finoEl espectrómetro de masas mide con gran precisión los diferentes elementos químicos e isótopos atómicos presentes en un medio; por ejemplo, puede determinar la cantidad y composición de partículas que hay en una muestra de aire. – Exactamente. Pero tranquila, que no veo rastros de helio en esta muestra.
– Pero el Turrialba está despertando, porque el suelo está caliente...
– Sí. El Turrialba ha experimentado seis grandes erupciones en los últimos 3.500 años. Y aunque la más reciente tuvo lugar en 1866, estamos convencidos de que la próxima es sólo cuestión de tiempo. De hecho, ya ha comenzado a dar muestras de vida, por eso venimos hasta el cráter con frecuencia y hemos visto aumentos en las concentraciones de los gases tóxicos que mencionábamos anteriormente. Esos gases son por lo general invisibles, lo cual representa una amenaza para los montañeros que se acercan a calentarse junto a las fumarolas, ya que cuando una fumarola grande produce cantidades importantes de dióxido de carbono, éste desplaza al oxígeno, con consecuencias que pueden ser fatales. Por eso usamos estas mascarillas para filtrar el aire.
– ¿Qué es lo que hace exactamente el espectrómetro Avems?
- Es un sensor ultrasensible que detecta la presencia y composición química de las partículas en el aire y su concentración. El estudio de Carta es el primero en el mundo en tomar muestras y analizar gases volcánicos en su estado químico natural en el momento en que están aflorando a la atmósfera. Esto es clave por varios motivos: primero, porque la concentración de las emisiones volcánicas en el aire varía constantemente y, si los gases no se miden cuando están saliendo de la tierra, los resultados que podamos obtener serán diferentes a medida que se vayan disolviendo en el aire; y segundo, porque los gases son el primer indicador del estado de ánimo de un volcán.
– ¿Qué ventajas tiene el hecho de contar con el espectrómetro de masas más pequeño que existe?
– ¡Y con el de la próxima generación, que ya estamos terminando, que será aún más pequeño! Por lo general estos aparatos miden varios metros de largo y de ancho, mientras que el nuestro ¡es portátil! Lo podemos transportar al cráter del volcán en una mochila, lo hemos llevado constantemente en la avioneta con la que sobrevolábamos los cráteres, lo cual no es factible con un espectrómetro convencional.
– ¿Cómo será el siguiente miniespectrómetro?
– El próximo va a ser del tamaño de un transistor o de una agenda electrónica, un aparato muy ligero que podemos guardar casi en el bolsillo o amarrado a la cintura. La idea es instalar varios espectrómetros en distintos puntos de los cráteres costarricenses –Costa Rica es uno de los países del mundo con mayor cantidad de volcanes por kilómetro cuadrado– para poderlos supervisar en tiempo real desde un ordenador a larga distancia. Así podríamos disponer de una red volcánica que detecte las emisiones de gases al momento, igual que hacen las redes sísmicas con los temblores de tierra.
“Cuando huele a helio, el volcán está a punto de entrar en erupción”
Doctor en Física por la Universidad de Minnesota, el costarricense de 35 años Jorge Andrés Díaz ha revolucionado la vulcanología con su espectrómetro de masas “de bolsillo”, un invento que le ha valido el reconocimiento de la comunidad científica. Este pequeño aparato permite detectar la composición química de los gases presentes en el entorno de un volcán y predecir posibles erupciones.
A 3.300 metros de altura, en pleno cráter del volcán Turrialba de Costa Rica, un instrumento único en su género hace posible lo que hasta el momento no se había logrado en geología: determinar, in situ, la concentración y composición química de los gases tóxicos que exhala un volcán semidormido, lo cual permitirá predecir posibles erupciones futuras con tiempo suficiente para declarar una emergencia y evacuar a la población de la zona. El aparato, conocido como Avems (aircraft-based volcanic emission mass spectrometer), es el prototipo de espectrómetro de masas más pequeño que existe en el mundo y ha sido diseñado por el físico costarricense Jorge Andrés Díaz, del Centro Nacional de Alta Tecnología de Costa Rica (CENAT) con apoyo de científicos del Centro Espacial Kennedy.
El éxito obtenido con su invento, que le ha valido el reconocimiento de la comunidad científica y ha despertado el interés de la NASA, ha empujado a Díaz a trabajar en un prototipo de sensor aún más pequeño y compacto con vistas a su aplicación en el espacio, que podría mejorar el actual sistema de análisis de gases tóxicos dentro del transbordador espacial. El desarrollo de estos espectrómetros, que funcionan como nariceselectrónicas, son parte de un megaproyecto entre Costa Rica y la NASA bautizado como Carta. Su objetivo es sobrevolar y “husmear” hasta el último centímetro del territorio costarricense para escanearlo palmo a palmo con seis sensores hiperespectrales y cámaras infrarrojas de altísima resolución que pueden revelar importantes datos aplicables en estudios de medio ambiente, arqueología y otros campos científicos.
La corresponsal de MUY, Ángela Posada-Swafford, acompañó a Jorge Andrés Díaz en varias de las misiones de Carta que culminaron con un ascenso al volcán Turrialba para medir su estado de ánimo actual y poner a prueba las cualidades del espectrómetro Avems.
“El aumento en la concentración de gases en el Turrialba, que no rugía desde 1866, indica actividad inminente”– ¿Qué indican los gases sobre el genio de un volcán?
– Las concentraciones de dióxido de carbono, dióxido de azufre y sulfuro de hidrógeno son como un termómetro que marca la temperatura del volcán, pero el factor clave es el helio, un gas muy importante porque sólo proviene de la degasificación del magma. Si está presente en la muestra obtenida, significa que el magma está fluyendo a la cámara magmática.
– ¿Es ése el momento en que hay que salir corriendo?Un catador muy finoEl espectrómetro de masas mide con gran precisión los diferentes elementos químicos e isótopos atómicos presentes en un medio; por ejemplo, puede determinar la cantidad y composición de partículas que hay en una muestra de aire. – Exactamente. Pero tranquila, que no veo rastros de helio en esta muestra.
– Pero el Turrialba está despertando, porque el suelo está caliente...
– Sí. El Turrialba ha experimentado seis grandes erupciones en los últimos 3.500 años. Y aunque la más reciente tuvo lugar en 1866, estamos convencidos de que la próxima es sólo cuestión de tiempo. De hecho, ya ha comenzado a dar muestras de vida, por eso venimos hasta el cráter con frecuencia y hemos visto aumentos en las concentraciones de los gases tóxicos que mencionábamos anteriormente. Esos gases son por lo general invisibles, lo cual representa una amenaza para los montañeros que se acercan a calentarse junto a las fumarolas, ya que cuando una fumarola grande produce cantidades importantes de dióxido de carbono, éste desplaza al oxígeno, con consecuencias que pueden ser fatales. Por eso usamos estas mascarillas para filtrar el aire.
– ¿Qué es lo que hace exactamente el espectrómetro Avems?
- Es un sensor ultrasensible que detecta la presencia y composición química de las partículas en el aire y su concentración. El estudio de Carta es el primero en el mundo en tomar muestras y analizar gases volcánicos en su estado químico natural en el momento en que están aflorando a la atmósfera. Esto es clave por varios motivos: primero, porque la concentración de las emisiones volcánicas en el aire varía constantemente y, si los gases no se miden cuando están saliendo de la tierra, los resultados que podamos obtener serán diferentes a medida que se vayan disolviendo en el aire; y segundo, porque los gases son el primer indicador del estado de ánimo de un volcán.
– ¿Qué ventajas tiene el hecho de contar con el espectrómetro de masas más pequeño que existe?
– ¡Y con el de la próxima generación, que ya estamos terminando, que será aún más pequeño! Por lo general estos aparatos miden varios metros de largo y de ancho, mientras que el nuestro ¡es portátil! Lo podemos transportar al cráter del volcán en una mochila, lo hemos llevado constantemente en la avioneta con la que sobrevolábamos los cráteres, lo cual no es factible con un espectrómetro convencional.
– ¿Cómo será el siguiente miniespectrómetro?
– El próximo va a ser del tamaño de un transistor o de una agenda electrónica, un aparato muy ligero que podemos guardar casi en el bolsillo o amarrado a la cintura. La idea es instalar varios espectrómetros en distintos puntos de los cráteres costarricenses –Costa Rica es uno de los países del mundo con mayor cantidad de volcanes por kilómetro cuadrado– para poderlos supervisar en tiempo real desde un ordenador a larga distancia. Así podríamos disponer de una red volcánica que detecte las emisiones de gases al momento, igual que hacen las redes sísmicas con los temblores de tierra.
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