Drones maken niet alleen prachtige filmpjes van kolkende lavastromen. Ze blijken ook geduldige en uiterst precieze onderzoeks instrumenten. Niet alleen de vulkaanwetenschap heeft daar baat bij.

Vulkanische uitbarstingen in IJsland hebben de afgelopen maanden veel teweeggebracht, met name op de sociale media. Daarin was steevast een hoofdrol weggelegd voor spectaculaire dronefilmpjes van spetterende erupties en vurige lavastromen. Maar drones blijken veel meer te kunnen dan alleen maar mooie video-opnamen maken.

Dankzij de voortschrijdende techniek spelen de onbemande helikoptertjes ook steeds vaker een sleutelrol in het precies meten van het gedrag van vulkanische gassen, het driedimensionaal in kaart brengen van stollende lavastromen en meer nuttigs. Met als einddoel: de veiligheid van de omwonenden rond de vulkaan te vergroten en meer inzicht te krijgen in vulkanisme op aarde en zelfs op andere planeten.

 

Grip

De eerste stappen daartoe worden op dit moment gezet in IJsland, vulkanische hotspot bij uitstek. Rob Askew, veldgeoloog en vulkaandeskundige bij het IJslandse Instituut voor Natuurhistorie, gebruikt al jaren gedetailleerde luchtfoto’s om fotogrammetrische 3D-modellen van het IJslandse landschap te maken. ‘Zo verbeteren we onze kaarten en krijgen we meer grip op de geologie van het gebied’, zegt hij.

Fotogrammetrie houdt in dat software precieze, grotendeels geautomatiseerde metingen doet aan vooraf gekalibreerd beeldmateriaal, en zo een accuraat 3D-model van het terrein opbouwt. Commerciële 3D-plotprogramma’s spelen daarin een steeds grotere rol.

De vliegtuigen waarmee Askew tot nu toe werkt, maken met een veertig megapixel-camera luchtfoto’s met een resolutie in de orde van enkele tientallen centimeters. Omdat een drone veel dichterbij kan komen, met een vergelijkbare camera, levert dat een nog veel betere resolutie op. Die kan zelfs oplopen tot millimeters, als de drone een beetje in de buurt vliegt. ‘Dat is nog nooit eerder vertoond’, zegt Askew, ‘al is er wel een keerzijde: drones bestrijken een veel kleiner oppervlak dan vliegtuigen.’


Erwtensoep

Voor vulkanoloog Joana Voigt is dat geen bezwaar. Zij is aan het promoveren aan het Lunar and Planetary Laboratory van de University of Arizona. Haar onderzoeksgroep bestudeert, gesteund door een flinke zak geld van de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, onder meer lavastromen op aarde om die te vergelijken met andere rotsachtige planeten in ons zonnestelsel. Vooral Mars natuurlijk, op dit moment. 

Voigts academische onderzoek is specifiek op lavaoppervlaktestructuren gericht. ‘Als ik bepaalde patronen zie in lava op Mars, wil ik iets kunnen zeggen over de samenstelling en snelheid van het uitstromen.’ Lava lijkt een beetje op erwtensoep. Als het stolt, dan ontstaat er bovenop een korstje. ‘Maar stroomt er bijvoorbeeld meer lava het systeem binnen, dan breekt of vouwt dat korstje’, legt Voigt uit. Aan de manier waarop de lavakorst is gebroken of gevouwen, onderscheiden onderzoekers verschillende lavatypen. 

 

Een deel van Cerberus Fossae, een spleetsysteem op Mars, waar gestolde lava aan het oppervlak zit. Foto: NASA / JPL / University of Arizona

 

Lavazeeën op Mars

In enorme vulkanische Mars-fenomenen zoals Olympus Mons, de grootste vulkaan van het zonnestelsel, is Voigt niet geïnteresseerd. Zij kijkt juist naar de lavazeeën aan de andere kant van de planeet. Net als de donkere vlekken op de maan zijn dat gebieden die zijn bedekt met enorme vloedgolven van lava, zogenoemde vloedbasalten. Die zeeën aan lava komen grotendeels uit één spleten systeem dat Cerberus Fossae heet en een beetje lijkt op wat zich nu in IJsland voltrekt.

‘Cerberus Fossae ligt bij Elysium Planitia, een brede vlakte die zich uitstrekt over de evenaar van Mars’, zegt Voigt. Dit is in de buurt van waar de Marslander InSight is geland, met onder meer een seismograaf aan boord. ‘We kunnen op dit moment helaas nog niet naar Mars om de lava die aan het oppervlak ligt te bestuderen. Daarom ben ik net in IJsland geweest.’ Ook Marsrover Perseverance is niet in de buurt geland, Voigt moet het dus echt van de satellieten hebben – en van de lookalike in de Noordelijke IJszee.

Drones blijken een perfect opstapje om er precies achter te komen wat satellietbeelden van Mars ons tonen. Dat opstapje noemt Voigt ground truthing, vrij te vertalen als ‘het waarmaken in het veld’. Alles begint met het met je neus bovenop een uitbarsting staan. Wat Voigt in het veld ziet, vergelijkt ze met wat een helikopterdrone ziet. Dat vergelijkt ze dan weer met wat een grotere fixed wing drone waarneemt die wat hoger vliegt. En daarna een vliegtuig. Zo schiep ze een meertrapssysteem dat beetje bij beetje het volledige plaatje inkleurt, met als hoogste trap de satelliet.

 

verder lezen?

Het volledige verhaal vind je in het julinummer van De Ingenieur. Koop de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25% - een digitaal jaarabonnement van twaalf nummers voor € 69,-.


Tekst: Sam Gerrits
Foto: Joana Voigt