Как Мънички Микроби Извадиха Голяма Хапка От Разлива На Масло В Дълбочинния Хоризонт

{h1}

Двама изследователи описват своите изследвания за съдбата на масивните изпускания на метан от разлива на нефтената шийка през лятото и есента на 2010 г.

Тази статия зад сцената беше предоставена на WordsSideKick.com в партньорство с Националната научна фондация.

Метанът, мощен парников газ, попада естествено от морското дъно на много места по планетата, включително в Мексиканския залив.

Учените знаят, че част от естествено освободения метан в Персийския залив се изяжда от микроби, но те все още се опитват да определят колко от този освободен метан някога достига до атмосферата, където може да повлияе на климата. За да помогнем за по-доброто определяне на връзката между метана и промяната на климата, преди това проведохме много проучвания на естествения метан. Въпреки това, не всички морски метанови пробиви са естествени; значителни количества метан също се извличат от неестествени източници, като нефтени кладенци. Така че, когато на 20 април 2010 г. в Мексиканския залив взриви платформата на Дълбоководния хоризонт на BP и перспективата Macondo започна да отделя въглеводороди, подозирахме, че полученото разливане на нефт ще бъде придружено от голямо отделяне на метан.

Мега метан

Наистина бяхме прави. Всъщност толкова много метан се излива от кладенеца, че част от него се събира като твърди, подобни на кристали структури - известни като клатратни хидрати - в капачки на кладенци, които операторите на платформата използват при опитите си да запечатат кладенеца. За съжаление, тези натрупвания от метан клатрат хидрат в крайна сметка запълниха капачките на кладенеца и по този начин им попречиха да запечатат кладенеца.

Освен това, скоро след избухването на платформата на дълбочинния хоризонт, Министерството на енергетиката и ВР събира измервания, показващи, че на базата на молекула по молекула метанът е най-изобилният материал, който се отделя от платформата. С изливането на платформата 52 700 барела петрол на ден в Персийския залив, ние разбрахме, че той също отделя далеч повече метан, отколкото всеки друг проучен по-рано природен метан.

Докато новината за освобождаването на платформата на големи количества метан се разпространи из научната общност и широката общественост, се разрази вълна от диви спекулации за крайните му въздействия.

Например някои хора прогнозираха, че метанът постепенно и безвредно ще се издигне в атмосферата. Друго предсказание беше, че метанът ще остане в океана, ще задуши морския живот и по този начин ще произведе големи простори на безжизнения океан (наречени мъртви зони). Някои хора дори предразполагат - до голяма степен на ужас на много жители на брега на Персийския залив - че гигантски метанов балон изведнъж ще се издигне от дъното на залива и ще предизвика огромна приливна вълна.

За съжаление обаче, повечето спекулации за съдбата на изпускането на метан бяха основани на неоснователни предположения - не на някакви твърди данни. Подобни неподдържани спекулации ни напомнят на известния цитат от лорд Келвин от 1883 г.:

"Често казвам, че когато можеш да измериш това, за което говориш, и да го изразиш в цифри, знаеш нещо за него; но когато не можеш да го измериш, когато не можеш да го изразиш с цифри, твоето знание е от слаб и незадоволителен вид; може да е началото на знанието, но едва ли сте мислили, че сте напреднали до състоянието на наука, каквото и да става въпрос. "

Проследяване на метан

Като посветени изследователи на метана, ние искахме да научим какво всъщност ще се случи с метана, освободен от перспективата Macondo - както поради интереса ни към връзките между изпускането на метан и изменението на климата, така и поради загрижеността ни за екологичното здраве на Персийския залив.

Като учени искахме да разрешим загадката на метана чрез традиционния научен метод. Това ще включва първо разработване на идея, наречена хипотеза, базирана на първоначален набор от данни за освободен метан и след това провеждане на тестове, включващи повече събиране на данни, които биха подкрепили или опровергали нашата хипотеза.

В рамките на седмици след експлозията получихме финансиране от Националната научна фондация за изследване на метановия компонент на нефтеното разливане. През юни 2010 г., само с две седмици за подготовка, ние предприехме първата си експедиция за разлива на нефт, проучвайки метана, докато се намирах на борда на изследователски кораб.

По време на това пътуване ние измервахме нивата на метан в океана, използвайки лебедки, за внимателно спускане на електронно оборудване зад борда. Електронното оборудване събра данни и ни предостави проби от вода от различни дълбочини, които бихме могли да използваме за тестване на метан.

Използвайки този метод, открихме гигантски хоризонтални потоци от метан и други газове, които бяха разположени на около две трети от миля под повърхността на океана и бяха с дебелина около 110 до 220 ярда (100 до 200 метра).

Плувите съдържаха концентрации на разтворен метан, които бяха от 10 000 до 100 000 пъти над нормалните нива, най-високите концентрации на метан, документирани някога в океанските води.

Освен това тествахме нивата на метан в и над океанската повърхност, за да определим дали газът изтича в атмосферата. Нашите резултати от тези тестове показват, че метанът от перспективата Macondo не се изпуска в атмосферата и остава разтворен и суспендиран в дълбокия океан.

През юни 2010 г. ние също измерихме скоростите, с които консумираха метани, които поглъщаха метан, и по този начин отстраниха метана от перспектива Macondo от водите на залива. Въпреки че няколко резултиращи измервания показват, че микробите поглъщат метан доста бързо, по-голямата част от измерванията отразяват бавните нива на потребление или "биоразграждане".

Поради тези доказателства за бавно биоразграждане на метановия плум, заедно с рекордната природа на концентрациите на метан в сливите, през юни предположихме, че струите с високи концентрации на метан ще останат в Персийския залив за години напред.

Изненадваща история

Продължавайки да проследяваме нивата на метан в Персийския залив, проведохме три допълнителни проучвания в целия залив през август, септември и октомври 2010 г. Чрез тези проучвания, които бяха подкрепени от Националната администрация за океана и атмосферата, извадихме 207 уникални места и измервахме концентрации на разтворен метан и кислород в хиляди проби от площ, обхващаща 36 000 квадратни мили (около 93 000 квадратни километра).

Изненадващо, нашите анализи на данни, генерирани чрез тези по-късни проучвания, разказаха напълно непредвидена история: вместо трайните години, както предположихме, високите концентрации на метан, които бяхме измерени през юни 2010 г., едва ли продължиха месеци и бяха отпаднали до есента на 2010 г. Дотогава, нивата на кислород в преливниците бяха леко изчерпани.

Микробите, които ядат метан, премахват кислорода от водата, докато дишат. Следователно, ако микробите консумират метан в сливите, бихме очаквали нивата на метан и кислород на сливите да спаднат - явления, които наистина се отразяват в данните, събрани от перумите през есента.

Така съответно преработихме нашата хипотеза. Вече предположихме, че през известно време през средата до края на лятото на 2010 г. огромните количества метан, освободен от бедствието в дълбочинния хоризонт, са били почти изцяло консумирани от микроби, които се хранят с метан.

Поставяне на нашата нова хипотеза на изпитание

За да проверим нашата преработена хипотеза, проведохме множество видове тестове, както в морето, така и в лабораторията. За разлика от нашата първоначална хипотеза, която беше опровергана от подобни последващи тестове, нашата ревизирана хипотеза беше подкрепена от всички такива тестове, които включваха следното:

  • Изчерпателно търсене на метан в, отгоре, под и далеч от димовете, включващи измерване на повече от 650 проби вода. Също така непрекъснато вземаме проби от атмосферата, като направихме повече от 60 000 измервания на въздуха. Нашите резултати показаха, че нито едно от измерванията ни за въздух или вода не е имало повишени нива на метан.
  • Измервания на общото количество кислород, което е било извадено от димовете. Тези анализи разкриха, че толкова много кислород липсва от струите, че отстраняването му може да се обясни само с един феномен, че микробите почти напълно консумират огромните количества метан, които бяха освободени от бедствието на дълбочинния хоризонт.
  • Генетични анализи на микроби, останали в струите, които показаха, че организмите са ядещи метан микроби.
  • Математическите изчисления, включващи данни за океанските течения и нашите данни за метан, кислород и скоростта на потреблението на метан, показват, че почти целия метан на дълбочинния хоризонт е бил напълно консумиран в началото на август.

И така, какъв беше източникът на масивната популация от микроби, които свиват метан, които неочаквано почистиха струпените метан и намалиха нивата на кислород? Самият залив. В края на краищата, дори преди да се взриви платформата на дълбочинния хоризонт, Персийският залив беше осеян от множество естествени метанови прониквания, които осигуряваха храна за по-малки популации от микроби, които се хранят с метан.

В отговор на експлозията и произтичащите от това огромни обеми на метан, микробните популации завзеха деня, угощаваха се с изпускането на метан и претърпяха голямо увеличение на населението. След като в крайна сметка се хранят от къщи и вкъщи, голямата популация от микроби, които се хранят с метан, в крайна сметка се свиват.

Така че, ако не заради присъствието в залива на популации от избухване на метан в предишния взрив, огромният обем метан, освободен от катастрофата на Deepwater Horizon, може да е продължил много по-дълго, отколкото досега. Тъй като обемът метан, отделен от бедствието на дълбоководен хоризонт, беше прецедентен и никога не беше наблюдаван, бързият и мощен микробен отговор също не се наблюдава.

Радваме се, че имаме тази възможност да предоставим своя опит за проучване на разлива на нефт. Но ние също се опитахме да направим малко добро от това бедствие и да го използваме, за да научим нещо за това как планетата функционира естествено. Това, на което ни научи нашето изследване, е, че ако някои от големите складове на метан, които в момента са погребани под морското дъно, някога бъдат освободени в големи количества - било то поради затопляне на океана, земетресения или причинени от човека фактори - локално присъстващите микроби могат поне частично спомагат за намаляване на потенциалните влияния върху климата.

Бележка на редактора: Това изследване беше подкрепено от Националната научна фондация (NSF), федералната агенция, натоварена с финансирането на основни изследвания и образование във всички области на науката и техниката. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, са на автора и не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация. Вижте Зад архива на сцените.


Видео Добавка: .




Изследване


Учените Теоретизират Защо Черните Атлети Тичат Най-Бързо
Учените Теоретизират Защо Черните Атлети Тичат Най-Бързо

Защо Жените Копаят Мъже С Белези
Защо Жените Копаят Мъже С Белези

Наука Новини


Градински Паяци: Тъкачи От Нежни Паяжини
Градински Паяци: Тъкачи От Нежни Паяжини

Безжичен
Безжичен "Robofly" Изглежда Като Насекомо, Получава Силата Си От Лазерите

Ето Какво Е Изял Йоци Ледения Преди Да Бъде Убит
Ето Какво Е Изял Йоци Ледения Преди Да Бъде Убит

Предизвикателството На Алън Алда: Можете Ли Да Обясните Звука На 11-Годишен?
Предизвикателството На Алън Алда: Можете Ли Да Обясните Звука На 11-Годишен?

„Роднински Детектори“ Предотвратяват Инцеста… В Някои Случаи
„Роднински Детектори“ Предотвратяват Инцеста… В Някои Случаи


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com