[ad_1]

متان ، جز component اصلی گاز طبیعی ، تمیزترین سوزاندن سوخت های فسیلی است ، اما وقتی در اتمسفر منتشر می شود ، یک گاز گلخانه ای بسیار قدرتمندتر از دی اکسید کربن است. طبق برخی تخمین ها ، متان بستر دریا موجود در سازه های منجمد در حاشیه قاره ممکن است برابر یا بیشتر از مقدار کل زغال سنگ ، نفت و گاز در تمام مخازن دیگر جهان باشد. هنوز نحوه نشت متان از این سازندهای عمیق به خوبی درک نشده است.

به طور خاص ، دانشمندان با یک معما روبرو هستند. مشاهدات در نقاط مختلف جهان نشان می دهد که ستون های شدیدی از گاز متان از برخی سازه ها در حال افزایش است ، اما فشار زیاد و دمای پایین این محیط های آب عمیق باید یک لایه یخ زده جامد ایجاد کند که انتظار می رود به عنوان یک نوع سنگ اصلی عمل کند. ، از نشت گاز جلوگیری می کند. بنابراین چگونه گاز خارج می شود؟

یک مطالعه جدید توضیح می دهد که چگونه و چرا ستون های گاز می توانند از این سازه ها ، به عنوان هیدراتهای متان ، نشت کنند. محققان با استفاده از ترکیبی از مشاهدات در اعماق دریا ، آزمایشات آزمایشگاهی و مدل سازی رایانه ای ، پدیده هایی را یافتند که نحوه آزاد شدن گاز از چسب یخ زده مخلوط منجمد آب و متان را توضیح و پیش بینی می کنند. یافته ها امروز در مجله اعلام می شود PNAS، در مقاله ای از Xiaojing (Ruby) Fu SM ’15 ، PhD ’17 ، اکنون در دانشگاه کالیفرنیا ، برکلی ؛ پروفسور روبن خوانز از دانشگاه MIT ؛ و پنج مورد دیگر در سوئیس ، اسپانیا ، نیومکزیکو و کالیفرنیا.

با کمال تعجب ، نه تنها فرم هیدرات منجمد مانع از نشت گاز متان به ستون اقیانوس می شود ، بلکه در برخی موارد در واقع این فرار را تسهیل می کند.

در آغاز ، فو عکس ها و فیلم هایی را مشاهده کرد که جت های متان را نشان می داد و توسط یک کشتی تحقیقاتی NOAA در خلیج مکزیک گرفته شده و روند حباب درست در بستر دریا را نشان می داد. واضح بود که این حباب ها اغلب با پوسته یخ زده ای در اطراف خود تشکیل می شوند و مانند پوسته های یخ کوچک خود مانند پوسته های یخ کوچک به سمت بالا شناور می شوند.

فو بعداً از سونار برای شناسایی جت های مشابه بالونی از یک کشتی تحقیقاتی در سواحل ویرجینیا استفاده کرد. فو ، مدیر پروژه تحقیقاتی در حالی كه دانشجوی و دانشجوی دكترا در دانشگاه MIT بود ، می گوید: “این كروز به تنهایی هزاران مسیر را پیدا كرد.” وی گفت: “ما می توانیم این حباب های متان را كه با پوسته های هیدرات در داخل ستون آب قرار گرفته اند دنبال كنیم.” “این زمانی بود که ما برای اولین بار فهمیدیم که تشکیل هیدرات در این رابط های گازی می تواند بسیار رایج باشد.”

اما دقیقاً آنچه در زیر بستر دریا اتفاق می افتد تا باعث آزاد شدن این حباب ها شود ناشناخته مانده است. با یک سری آزمایشات و شبیه سازی های آزمایشگاهی ، سازوکارهای موجود به تدریج آشکار شدند.

بررسی های لرزه ای سطح زیر زمینی بستر دریا در این دریچه ها مجموعه ای از خطوط لوله یا دودکش های نسبتاً باریک را نشان می دهد که از طریق آنها گاز خارج می شود. فو توضیح می دهد ، اما وجود قطعات هیدرات گازی از همین سازه ها روشن ساخت كه هیدرات جامد و گاز متان می توانند همزیستی داشته باشند. برای شبیه سازی شرایط آزمایشگاهی ، محققان از یک تنظیم کوچک دو بعدی استفاده کردند که حباب های گاز را در یک لایه آب بین دو صفحه شیشه ای فشار بالا قرار می داد.

وقتی گاز سعی می کند از طریق بستر دریا بالا برود ، فو می گوید اگر هنگام برخورد با آب دریا سرد لایه هیدرات تشکیل دهد ، باید جلوی پیشرفت آن را بگیرد: “با دیواره برخورد می کند. مهاجرت؟ “با استفاده از آزمایشات میکروسیالی ، آنها پدیده ای تاکنون ناشناخته را کشف کردند که آنرا پوسته انگشت می نامیدند.

اگر حباب گاز شروع به انبساط کند ، “آنچه مشاهده کردیم این است که انبساط گاز باعث ایجاد فشار کافی برای از بین بردن پوسته هیدرات می شود. و این تقریباً مانند بیرون آمدن از پوسته خود است.” اما به جای اینکه هر پارگی با هیدرات اصلاح کننده دوباره یخ بزند ، تشکیل هیدرات در کناره های بالون در حال افزایش صورت می گیرد و هنگام حرکت به سمت بالا ، نوعی لوله در اطراف بالون ایجاد می کند. وی گفت: “تقریباً به نظر می رسد كه حباب گاز قادر به تراكم مسیر خود است و این بار توسط ماده جامد هیدراته احاطه شده است.” این پدیده ، که آنها در مقیاس کوچک در آزمایشگاه مشاهده می کنند ، تجزیه و تحلیل آنها را نشان می دهد ، همان اتفاقی است که در مقیاس بسیار بزرگتر در بستر دریا می افتد.

وی گفت ، این مشاهدات “در واقع اولین بار بود که با پدیده ای از این دست آشنا می شدیم که می تواند توضیح دهد که چگونه تشکیل هیدرات مانع جریان گاز نمی شود ، اما در این حالت ترجیح می دهد آن را تسهیل کند” ، جهت جریان بدون این تمرکز ، جریان گاز بسیار پراکنده و پراکنده خواهد بود.

با تشکیل پوسته هیدرات ، تشکیل هیدرات بیشتر را کندتر می کند زیرا بین گاز و آب دریا سدی ایجاد می کند. بنابراین ، متان در زیر سد می تواند به مدت طولانی در شکل گازی منجمد باقی بماند. ترکیبی از این دو پدیده – اثر متمرکز دیواره های هیدرات و آزاد شدن گاز متان از آب از لایه هیدرات – “کمک زیادی می کند تا توضیح دهد که چرا به جای تشکیل هیدرات ، به جای جلوگیری از جلوگیری از ایجاد هیدرات ، می توانید مقداری از این تخلیه شدید داشته باشید”. خوانز می گوید

درک بهتر فرآیند می تواند به پیش بینی کجا و چه زمانی چنین نشتی متان شناسایی شود و اینکه چگونه تغییرات در شرایط محیطی ممکن است بر توزیع و انتشار این عوامل نشت تأثیر بگذارد. اگرچه پیشنهادهایی وجود دارد که ممکن است آب و هوای گرم کننده میزان چنین کاهش هوایی را افزایش دهد ، اما فو می گوید تاکنون شواهد کمی وجود دارد. وی خاطرنشان می کند که انتظار می رود دما در اعماقی که این سازندها وجود دارد – 600 متر (1900 فوت) یا بیشتر – افزایش دمای کمتری را از میزان لازم برای انتشار گسترده گاز منجمد دریافت کند.

برخی محققان پیشنهاد می کنند که ممکن است روزی از این سازه های عظیم متان زیر آب برای تولید انرژی استفاده شود. خوانز می گوید ، اگرچه موانع عمده فنی برای چنین استفاده ای وجود دارد ، اما این یافته ها می تواند به ارزیابی احتمالات کمک کند.

هیو دیگل ، استادیار دانشگاه در این باره گفت: “مسئله چگونگی حرکت گاز از طریق منطقه پایداری هیدرات ، جایی که انتظار داریم گاز با هیدرات شدن بی حرکت شود و در عوض به بستر دریا فرار کند ، هنوز کاملاً درک نشده است.” مهندسی نفت و سیستم های ژئوسیتمی در دانشگاه تگزاس در آستین ، که مربوط به این مطالعه نیست. “این کار مکانیسم جدیدی را ارائه می دهد که می تواند این روند را به طور منطقی امکان پذیر کند و مشاهدات آزمایشگاهی قبلی را به خوبی با مدل سازی در مقیاس بزرگتر ادغام می کند.”

دایگل می گوید: “از نظر عملی ، کار در اینجا مقیاس کمی دارد و به ما امکان می دهد از آن در مدلی استفاده کنیم که فقط به مقیاس های بزرگتر نگاه کند و برای کارهای آینده بسیار مفید باشد.”

[ad_2]

منبع: khabar-erfan.ir