Успешное испытание новой глубины

Дэйв Баттерфилд проверяет соединения жидкости со спектрометром метана (большой черный корпус под давлением), установленным в задней части салазок для инструментов ROV Jason. Другое оборудование, используемое во время этого погружения, включает вспомогательный насос слева, 3 титановых газонепроницаемых пробоотборника с цветными Т-образными ручками, всасывающий пробоотборник (большой оранжевый шланг) и впускное сопло пробоотборника гидротермальной жидкости справа. Фото предоставлено: Эндрю Фарланд (OKSI)

NOAA PMEL, Вашингтонский университет и компания OptoKnowledge Systems, Inc. (OKSI) успешно провели первое глубоководное испытание нового анализатора метана для измерения концентрации и соотношения изотопов углерода метана возле подводной горы Осевой. Этот новый инструмент может собирать данные, которые улучшат понимание учеными круговорота углерода, парниковых газов и хемосинтетических реакций под морским дном.

После трех лет испытаний и разработок анализатор был установлен на дистанционно управляемом корабле «Джейсон» и соединен с пробоотборником гидротермальной жидкости и частиц (HFS) PMEL во время недавнего круиза на исследовательском судне «Томпсон». Анализатор метана сочетает в себе новый газовый сенсор с лазерной абсорбционной спектроскопией и безмембранный подход к отбору проб воды. Хотя исследовательский круиз пришлось прервать, команде удалось успешно собрать ценные данные и скоординировать образцы для перекрестной калибровки во время одного погружения ROV.

Собирая данные с помощью анализатора метана, исследователи одновременно отбирали пробы одной и той же жидкости в газонепроницаемых пробоотборниках, прикрепленных к жидкостному коллектору, и в специальных пробоотборниках, входящих в состав HFS. Концентрации метана, проанализированные на борту НИС «Томпсон» с помощью газовой хроматографии на пробах жидкости из поршневых и мешочных пробоотборников HFS, хорошо согласуются с концентрациями метана на месте, определенными анализатором.

В конечном итоге прибор хорошо зарекомендовал себя на ROV, и ожидается, что спектрометр метана найдет множество полезных применений.

Узнайте больше о разработке этой технологии и работе с метаном на странице исследования взаимодействия Земли и океана PMEL.

Анализатор метана был разработан OKSI при первоначальном финансировании Программы инновационных исследований малого бизнеса NOAA (SBIR). Программа SBIR, также известная как Американский посевной фонд, предоставляет начальное финансирование малым предприятиям США для поддержки высокорискованных и высокооплачиваемых исследований и разработки новых технологий. В 2016 году OKSI получила награду NOAA SBIR Phase I за разработку прибора, который мог бы анализировать подводные газы, в частности метан и его изотопы. В 2017 году компания получила последующее финансирование Фазы II.

С тех пор эти усилия переросли в сотрудничество Фазы III с PMEL. OKSI и NOAA PMEL были профинансированы в 2019 году за счет гранта Национальной программы океанического партнерства (NOPP) при поддержке NOAA Ocean Exploration для продолжения разработки спектрометра метана и его развертывания в глубокой воде. В 2021 году PMEL и OKSI успешно завершили измерения концентрации метана на мелководье в Пьюджет-Саунде. Испытания в Пьюджет-Саунде показали, что прибор может измерять концентрацию метана на месте и сообщать об этих измерениях в режиме реального времени оператору на борту корабля с частотой обновления примерно каждые 6 минут.

Для нового спектрометра важно убедиться, что измерения на месте согласуются с установленными дискретными отборами проб и анализом концентрации метана и соотношения изотопов углерода. Пробоотборник гидротермальных жидкостей PMEL, впервые разработанный в 1998 году, будет доставлять теплые гидротермальные жидкости из диффузных источников с повышенными концентрациями метана в спектрометр метана и одновременно отбирать скоординированные дискретные пробы для лабораторного анализа концентрации и соотношения изотопов углерода для перекрестной калибровки на месте. измерения с помощью пробоотборника метана. Тамара Баумбергер собирает пробы в специализированные газонепроницаемые пробоотборники для анализа изотопов углерода и концентрации метана.