Exploración científica en Costa Rica
Un equipo de científicos y ingenieros de la NASA y la Universidad de Costa Rica se reunió en el Parque Nacional Rincón de la Vieja para estudiar los efectos de las emisiones volcánicas en la vegetación.
- ✅ La NASA y la Universidad de Costa Rica colaboran en el proyecto CRATER para estudiar los efectos de las emisiones volcánicas en la vegetación.
- ✅ Utilizaron un sistema de aeronaves no tripuladas (UAS) para recopilar datos sobre las emisiones volcánicas.
- ✅ El proyecto busca entender cómo los niveles crecientes de dióxido de carbono afectarán a la vegetación en todo el mundo.
- ✅ Los resultados preliminares muestran que las mediciones del UAS coinciden bien con los sensores en el suelo, lo que indica que este es un método viable para estudiar estas fuentes de emisiones.
En el verano de 2025, un equipo de científicos e ingenieros liderados por la NASA se reunió en el Parque Nacional Rincón de la Vieja en Costa Rica. Su objetivo era doble: probar la viabilidad de usar un sistema de aeronaves no tripuladas (UAS) para recopilar datos sobre emisiones volcánicas y utilizar esos datos para comprender mejor cómo los niveles crecientes de dióxido de carbono afectarán a la vegetación en todo el mundo.
El sistema volcánico: un ‘cristal de bola’ hacia el futuro del planeta
Los sistemas volcánicos se extienden por millas más allá de sus conos y cráteres icónicos, hacia ecosistemas forestales. Pequeñas grietas y ventanillas en la corteza terrestre, llamadas fumarolas, liberan pasivamente gases como el dióxido de carbono al aire. Fue precisamente este gas lo que nuestro equipo se propuso medir.
El sistema volcánico de Rincón de la Vieja se extiende aproximadamente 100 millas cuadradas, incluyendo 12 cráteres volcánicos y extensas áreas de bosques protegidos llenos de fumarolas. Esto proporciona un laboratorio natural ideal para estudiar cómo los niveles crecientes de dióxido de carbono en todo el planeta afectarán a la vegetación.
Los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera terrestre, medidos en partes por millón (ppm), han aumentado de 315 ppm en 1958 a 430 ppm en 2025. Queremos entender cómo la vida vegetal responderá a este cambio. Los árboles en todo el sistema volcánico de Rincón de la Vieja experimentan niveles más altos de dióxido de carbono que el resto del planeta, con esas concentraciones aumentando cerca de las fumarolas y disminuyendo gradualmente a medida que el dióxido de carbono se difunde en el aire.
¿Cómo medimos estos gases en una zona remota?
Con el laboratorio natural establecido, el siguiente problema que enfrentó nuestro equipo fue cómo estudiarlo: aquí es donde entra en juego el S2 Black Swift UAS.
Black Swift Technologies fabrica pequeñas UAS para una variedad de aplicaciones científicas, especializándose en entornos desafiantes. ‘Comenzamos persiguiendo tornados’, dijo Jack Elston, CEO de Black Swift, quien se unió al equipo CRATER en el campo como el piloto al mando. ‘Este S2 fue desarrollado específicamente para la muestra de bajo nivel de dióxido de carbono, lo que funciona bien para la misión de CRATER. Con una altura de árbol uniforme como en Rincón de la Vieja, podemos bajar hasta solo 30 pies sobre la copa de los árboles.’
Durante el transcurso de la campaña, el S2 voló dos cargas útiles en seis vuelos.
La carga útil de fotogrametría contiene una cámara digital normal para capturar imágenes de alta resolución y una cámara térmica, para capturar temperatura. Al superponer las imágenes pudimos crear mapas detallados del terreno, incluyendo elevación y salud vegetal.
La carga útil de gases de traza utiliza un sensor común para medir dióxido de carbono y vapor de agua, modificado para ser más ligero y registrar datos más rápido.
Un sistema de 15 sensores terrestres instalados en todo el bosque de Rincón de la Vieja por Fisher y su equipo terrestre validó los datos del dron y proporcionó puntos de datos debajo del dosel para comprender mejor qué tan rápido se dispersaban los gases desde el suelo hasta el dosel, luego hasta la altura del S2.
Rastreando el transporte de gases y la actividad volcánica
Además del impacto en la vegetación, también investigamos si el S2 podía rastrear cómo se mueven los gases y si las emisiones de gas podrían servir como indicador de actividad volcánica.
Al combinar los datos del sensor terrestre de Fisher con los datos aéreos del S2, nuestro equipo buscó patrones en el movimiento del dióxido de carbono para arrojar nueva luz sobre cómo se comportan estas emisiones volcánicas al entrar en la atmósfera.
El dióxido de carbono es ligeramente más pesado que el aire atmosférico normal, que es un cóctel de nitrógeno, oxígeno, argón, dióxido de carbono y cantidades traza de unos pocos otros gases. Esto significa que el dióxido de carbono concentrado a veces se mueve de manera específica, como fluir cuesta abajo o acumularse en agujeros o cuevas, antes de disiparse finalmente en el aire.
Imagina agregar una gota de colorante alimentario en un vaso de agua. La gota se mantiene unida al principio y se dispersa lentamente en el agua; eso es esencialmente cómo el dióxido de carbono interactúa con la atmósfera. Agitar o remolinar el vaso simula el viento, creando movimiento que puede ser difícil de predecir.
‘En la química atmosférica hay una gran incertidumbre sobre cómo se mueven los gases en la atmósfera’, dijo Tomlin. ‘Un beneficio de CRATER, además de los campos de vulcanología y ecología, es la oportunidad de rastrear cómo el dióxido de carbono se mueve desde una fuente concentrada como un respiradero. Esta información contribuirá a responder preguntas atmosféricas más grandes sobre cómo los gases se mueven y afectan nuestros patrones climáticos.’
Las respuestas del ecosistema a los niveles crecientes de dióxido de carbono también pueden servir como indicadores tempranos de una erupción inminente: cuando el magma comienza a subir a la superficie, empuja los gases por encima de él, como el dióxido de carbono, que a su vez pueden decir a los científicos sobre el magma mismo y el estado del complejo volcánico subterráneo.
‘Estamos descubriendo cómo usar los datos de emisiones de gases para evaluar la condición de un volcán antes, durante y después de una erupción’, dijo Jorge Andres Diaz, profesor del GasLab de la Universidad de Costa Rica. ‘Si entendemos estos factores, podemos predecir mejor cuándo ocurrirá una erupción y qué tan grande será esa erupción. La naturaleza te está diciendo algo, solo necesitas saber cómo escuchar.’
El proyecto CRATER representa un paso significativo en nuestra comprensión de cómo los ecosistemas responderán a los cambios en los niveles de dióxido de carbono. Los resultados preliminares son prometedores y sugieren que el uso de UAS para estudiar emisiones volcánicas es una metodología viable. A medida que continuamos analizando los datos, esperamos obtener una comprensión más profunda de los procesos naturales que afectan nuestro planeta.