ارتقای فناوری مارپیچ دریا برای سنجش دی‌اکسیدکربن

پیشرفت‌های جدید در اندازه‌گیری دی‌اکسید کربن در اقیانوس‌ها

دانشمندان در سرتاسر جهان به ابزارهای نظارت بر اقیانوس‌ها برای اندازه‌گیری تأثیرات تغییرات اقلیمی وابسته‌اند. محققان دانشگاه آلاسکا فیرنکس و شرکای صنعتی آن‌ها فناوری‌های جدیدی را برای اندازه‌گیری دی‌اکسید کربن در اقیانوس توسعه داده‌اند. طراحی آن‌ها که در نشریه Ocean Science منتشر شده، اکنون در دسترس جامعه علمی قرار دارد.

در طول شش سال گذشته، تیمی از مرکز تحقیقات بین‌المللی قطب شمال دانشگاه آلاسکا فیرنکس و شرکت‌های خصوصی، روشی را برای تجهیز یک وسیله نقلیه زیرآبی بدون سرنشین به نام Seaglider به حسگری که دی‌اکسید کربن را نظارت می‌کند، توسعه داده‌اند. این حسگر با یک ماهواره ارتباط برقرار می‌کند تا داده‌های با وضوح فضایی و زمانی بالا را به مدت چند هفته ارائه دهد. این جریان مداوم داده‌ها به دانشمندان تصویری واضح از شیمی اقیانوس می‌دهد؛ اما برای به نتیجه رساندن این پروژه به خلاقیت نیاز بود.

شرکای صنعتی IARC، شامل Advanced Offshore Operations و 4H JENA Engineering، حسگر Contros HydroC را سبک‌تر و جمع‌وجورتر کردند تا بتواند در Seaglider جا بگیرد. این حسگر هنوز هم بزرگ‌تر و نیازمند انرژی بیشتری نسبت به حسگرهای معمولی استفاده‌شده در Seaglider است. بنابراین، تیم باید به دقت تأثیرات آن بر شناوری را محاسبه کرده و با استفاده از وزنه‌ها و مواد چاپ سه‌بعدی تنظیمات لازم را انجام دهد.

نظارت بر سطوح دی‌اکسید کربن در اقیانوس اطلاعات لازم برای توسعه برنامه‌های سازگاری با تغییرات اقلیمی را فراهم می‌کند. به گفته کلودین هاوری، اقیانوس‌شناس تیم و معاون مدیر IARC، دی‌اکسید کربن که هنگام سوزاندن زغال‌سنگ، نفت و گاز توسط انسان‌ها آزاد می‌شود، به عنوان یک گاز گلخانه‌ای شناخته می‌شود زیرا گرما را در جو محبوس کرده و به گرم شدن اقلیم کمک می‌کند.

تأثیرات اقیانوس بر تغییرات اقلیمی

اقیانوس با جذب حدود یک سوم از گازهای دی‌اکسید کربن تولیدشده از زمان آغاز انقلاب صنعتی، تأثیرات تغییرات اقلیمی را کاهش داده است. اما این موضوع منجر به اسیدی شدن اقیانوس‌ها شده است. هوری گفت: “زمانی که دی‌اکسید کربن از جو به اقیانوس حل می‌شود، pH کاهش می‌یابد که این باعث اسیدی شدن اقیانوس می‌شود.” او افزود: “این شرایط باعث می‌شود که برخی از موجودات دریایی نتوانند پوسته‌های خود را بسازند و حفظ کنند و حتی می‌تواند بر روی ماهی‌ها نیز تأثیر بگذارد.”

پروژه جدید: نظارت بر متان

پس از موفقیت‌های تکنولوژیکی در زمینه حسگر دی‌اکسید کربن، تیم تصمیم گرفت تا بر روی یک گاز گلخانه‌ای دیگر، یعنی متان، نظارت کند. آن‌ها یک حسگر متان به Seaglider اضافه کردند و این افزودنی اکنون در مرحله آزمایش است. متان به اندازه دی‌اکسید کربن در محیط باقی نمی‌ماند، اما گرمای بیشتری را در خود نگه می‌دارد. انسان‌ها حدود 60 درصد از گازهای متان را از طریق کشاورزی، زباله و صنایع سوخت‌های فسیلی تولید می‌کنند. باقی‌مانده به طور طبیعی تولید می‌شود، از جمله در اقیانوس، جایی که از عمیق‌ترین نقاط زمین به سطح می‌جوشد.

چالش‌های جدید در اقیانوس‌های آلاسکا

هیدرات‌های متان منجمد در زیر یخ‌های دریایی محبوس شده و با رسوبات در بستر عمیق اقیانوس مخلوط می‌شوند. آب‌های گرم و افزایش دما باعث ناپایداری هیدرات‌ها و آزادسازی متان به داخل ستون آب می‌شود. زمانی که متان در آنجا آزاد می‌شود، میکروارگانیسم‌ها می‌توانند آن را به دی‌اکسید کربن تبدیل کنند که ممکن است باعث وقوع رویدادهای اسیدی شدن اقیانوس شود. هوری همچنین اشاره کرد که یک چالش دیگر وجود دارد که تیم Seaglider می‌خواهد بر آن غلبه کند: شرایط سخت در آب‌های اطراف آلاسکا. او گفت: “Seaglider که ما استفاده می‌کنیم واقعاً برای اقیانوس‌های ساحلی آلاسکا طراحی نشده است. ما به دنبال یک وسیله نقلیه زیرآبی خودران هستیم که بتواند در برابر عناصر طبیعی مقاومت کند. سپس آن را با حسگرهای دی‌اکسید کربن و متان ادغام خواهیم کرد تا داده‌هایی از برخی از دورافتاده‌ترین نقاط زمین جمع‌آوری کنیم و درک خود را از فرآیندهای شیمیایی در اقیانوس افزایش دهیم.”