Erfolgreicher Test eines neuen Tiefs

Dave Butterfield überprüft die Flüssigkeitsverbindungen zum Methanspektrometer (großes schwarzes Druckgehäuse), das an der Rückseite von ROV Jasons Werkzeugschlitten montiert ist. Zu den weiteren Ausrüstungsgegenständen, die bei diesem Tauchgang verwendet werden, gehören die Hilfspumpe links, drei gasdichte Titan-Probenehmer mit farbigen T-Griffen, ein Saug-Probenehmer (großer orangefarbener Schlauch) und die Einlassdüse des Hydrothermalflüssigkeits-Probenehmers ganz rechts. Bildquelle: Andrew Fahrland (OKSI)

NOAA PMEL, University of Washington und OptoKnowledge Systems, Inc. (OKSI) führten erfolgreich den ersten Tiefwassertest eines neuen Methananalysators durch, um die Konzentration und das Kohlenstoffisotopenverhältnis von Methan in der Nähe des Axial Seamount zu messen. Dieses neue Instrument kann Daten sammeln, die das Verständnis der Wissenschaftler über den Kohlenstoffkreislauf, Treibhausgase und chemosynthetische Reaktionen unter dem Meeresboden verbessern werden.

Nach drei Jahren des Testens und Entwickelns wurde der Analysator auf dem ferngesteuerten Fahrzeug Jason montiert und während einer kürzlichen Kreuzfahrt auf dem Forschungsschiff Thompson mit dem hydrothermischen Fluid- und Partikelsammler (HFS) von PMEL gekoppelt. Der Methananalysator kombiniert einen neuartigen Laserabsorptionsspektroskopie-Gassensor mit einem membranlosen Ansatz zur Wasserprobenahme. Während die Forschungsfahrt abgebrochen werden musste, gelang es dem Team, während eines ROV-Tauchgangs wertvolle Daten zu sammeln und Proben für die Kreuzkalibrierung zu koordinieren.

Während sie Daten mit dem Methananalysator sammelten, nahmen die Forscher gleichzeitig Proben derselben Flüssigkeit in gasdichten Probennehmern, die am Flüssigkeitsverteiler angebracht waren, und in kundenspezifischen Probennehmern, die Teil des HFS sind. Die an Bord der R/V Thompson mittels Gaschromatographie an Flüssigkeitsproben von HFS-Kolben- und Beutelprobenehmern analysierten Methankonzentrationen stimmen gut mit den vom Analysator ermittelten In-situ-Methankonzentrationen überein.

Letztendlich hat das Instrument am ROV gut funktioniert und es wird erwartet, dass das Methanspektrometer viele nützliche Anwendungen haben wird.

Erfahren Sie mehr über diese Technologieentwicklung und die Methanarbeit auf der Forschungsseite Earth Ocean Interactions von PMEL.

Der Methananalysator wurde von OKSI mit anfänglicher Finanzierung durch das NOAA Small Business Innovation Research (SBIR)-Programm entwickelt. Das SBIR-Programm, auch bekannt als America's Seed Fund, vergibt Anschubfinanzierungen an Kleinunternehmen in den USA, um risikoreiche, lohnende Forschung und Entwicklung neuer Technologien zu unterstützen. Im Jahr 2016 erhielt OKSI einen NOAA SBIR Phase I Award für die Entwicklung eines Instruments, das Unterwassergase, insbesondere Methan und seine Isotope, analysieren kann. Das Unternehmen erhielt 2017 eine Anschlussfinanzierung der Phase II.

Die Bemühungen haben sich inzwischen in eine Phase-III-Zusammenarbeit mit PMEL verwandelt. OKSI und NOAA PMEL wurden 2019 durch einen Zuschuss des National Ocean Partnership Program (NOPP) mit Unterstützung der NOAA Ocean Exploration finanziert, um die Entwicklung des Methanspektrometers fortzusetzen und es in tiefen Gewässern einzusetzen. Im Jahr 2021 haben PMEL und OKSI erfolgreich Messungen der Methankonzentration im Flachwasser im Puget Sound abgeschlossen. Der Puget Sound-Test hat gezeigt, dass das Instrument Messungen der Methankonzentration vor Ort durchführen und diese Messungen in Echtzeit mit einer Aktualisierungsrate von etwa sechs Minuten an einen Bediener an Bord eines Schiffes melden kann.

Für das neue Spektrometer-Instrument ist es wichtig zu überprüfen, ob die In-situ-Messungen mit der etablierten diskreten Probenahme und Analyse der Methankonzentration und des Kohlenstoffisotopenverhältnisses übereinstimmen. Der PMEL-Probenehmer für hydrothermale Flüssigkeiten, der erstmals 1998 entwickelt wurde, wird warme hydrothermale Flüssigkeiten aus diffusen Quellen mit erhöhten Methankonzentrationen an das Methanspektrometer liefern und gleichzeitig koordinierte diskrete Proben für die Laboranalyse der Konzentration und des Kohlenstoffisotopenverhältnisses entnehmen, um die In-situ-Kreuzkalibrierung durchzuführen Messungen vom Methan-Probenehmer. Tamara Baumberger sammelt Proben in speziellen gasdichten Probenehmern für die Kohlenstoffisotopen- und Methankonzentrationsanalyse.