מדעני אוקיינוס ​​מודדים פלומת משקעים שהתעוררה על ידי רכב כרייה בעומק הים: מחקר שדה חדש חושף תהליך דינמי נוזלי שלא נצפה בעבר, שהוא המפתח להערכת ההשפעה של פעולות כרייה בעומק הים.

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


מה תהיה ההשפעה על האוקיינוס ​​אם בני האדם יכרות את הים העמוק? זו שאלה שצוברת דחיפות ככל שהעניין במינרלים ימיים גדל.

קרקעית הים העמוק של האוקיינוס ​​מפוזרת בסלעים עתיקים בגודל תפוחי אדמה הנקראים "נודולים פולי מתכתיים" המכילים ניקל וקובלט – מינרלים המבוקשים מאוד לייצור סוללות, כגון להנעת כלי רכב חשמליים ואגירת אנרגיה מתחדשת, ובתגובה לגורמים כמו הגברת העיור. האוקיינוס ​​העמוק מכיל כמויות אדירות של גושים עמוסי מינרלים, אך ההשפעה של כריית קרקעית האוקיינוס ​​אינה ידועה ומעוררת מחלוקת רבה.

כעת, מדעני האוקיינוסים של MIT שפכו מעט אור על הנושא, עם מחקר חדש על ענן המשקעים שרכב אסוף היה מעורר כשהוא קולט גושים מקרקעית הים.

המחקר, המופיע ב התקדמות המדע, מדווח על תוצאות שיוט מחקר בשנת 2021 לאזור של האוקיינוס ​​השקט המכונה אזור קלריון קליפרטון (CCZ), שבו יש בשפע גושים פולי מתכתיים. שם, החוקרים ציידו רכב אספן טרום-טיפוס במכשירים לניטור הפרעות של נוצות משקעים בזמן שהרכב מתמרן על פני קרקעית הים, 4,500 מטרים מתחת לפני האוקיינוס. באמצעות רצף של תמרונים מתוכננים בקפידה. מדעני MIT השתמשו ברכב כדי לנטר את ענן המשקעים שלו ולמדוד את תכונותיו.

המדידות שלהם הראו שהרכב יצר בעקבותיו פלומת משקעים צפופה, שהתפשטה תחת משקלו, בתופעה המכונה בדינמיקת הנוזלים "זרם עכירות". כשהתפזרה בהדרגה, הפלומה נותרה נמוכה יחסית, ונשארה בטווח של 2 מטרים מקרקעית הים, בניגוד להתעלות מיד גבוה יותר לתוך עמוד המים כפי שהונח.

"זו תמונה שונה לגמרי של איך נראות הפלומות האלה, בהשוואה לחלק מההשערות", אומר מחבר המחקר תומס פיקוק, פרופסור להנדסת מכונות ב-MIT. "מאמצי הדוגמנות של פולי כרייה בעומק הים יצטרכו לתת את הדעת על התהליכים הללו שזיהינו, כדי להעריך את היקפם".

מחברי המחקר כוללים את המחבר הראשי קרלוס מוניוז-רויו, רפאל אויון ו-Soha El Mousadik מ-MIT; ומתיו אלפורד ממכון סקריפס לאוקיאנוגרפיה.

תמרונים בים עמוקים

כדי לאסוף גושים פולי-מתכתיים, כמה חברות כרייה מציעות לפרוס כלי רכב בגודל טרקטור לקרקעית האוקיינוס. כלי הרכב היו שואבים את הגושים יחד עם קצת משקעים לאורך דרכם. לאחר מכן, הגושים והמשקעים יופרדו בתוך הרכב, כאשר הגושים נשלחים דרך צינור עלייה לכלי עילי, בעוד שרוב המשקעים ייפלטו מיד מאחורי הרכב.

פיקויק וקבוצתו חקרו בעבר את הדינמיקה של פלומת המשקעים שכלי תפעול משטחים קשורים עשויים לשאוב חזרה לאוקיינוס. במחקרם הנוכחי הם התמקדו בקצה הנגדי של הפעולה, כדי למדוד את ענן המשקעים שיצרו הקולטים עצמם.

באפריל 2021, הצוות הצטרף למשלחת בראשות Global Sea Mineral Resources NV (GSR), קבלן הנדסה ימית בלגית אשר בוחנת את CCZ כדי למצוא דרכים לחילוץ גושים עשירים במתכות. גם צוות מדעי מבוסס אירופי, Mining Impacts 2, ערך במקביל מחקרים נפרדים. השיט היה הראשון מזה למעלה מ-40 שנה לבחון רכב אספנות "טרום אב טיפוס" ב-CCZ. המכונה, הנקראת Patania II, מתנשאת לגובה של כ-3 מטרים, רוחבה משתרעת על פני 4 מטרים, וגודלה כשליש ממה שצפוי להיות רכב בקנה מידה מסחרי.

בזמן שהקבלן בדק את ביצועי איסוף הגושים של הרכב, מדעני MIT עקבו אחר ענן המשקעים שנוצר בעקבות הרכב. הם עשו זאת באמצעות שני תמרונים שהרכב תוכנן לצלם: "סלפי" ו"דרייב-by".

שני התמרונים החלו באותו אופן, כאשר הרכב יצא בקו ישר, כל מערכות היניקה שלו מופעלות. החוקרים נתנו לרכב לנסוע לאורך 100 מטרים, ולאסוף את כל הגושים בדרכו. לאחר מכן, בתמרון ה"סלפי", הם כיוונו את הרכב לכבות את מערכות היניקה שלו ולהתכופף אחורה כדי לנסוע דרך ענן המשקעים שזה עתה יצר. החיישנים המותקנים של הרכב מדדו את ריכוז המשקעים במהלך תמרון ה"סלפי" הזה, ואפשרו למדענים לנטר את הענן תוך דקות מרגע שהרכב עורר אותו.

לצורך תמרון ה"דרייב-by" הציבו החוקרים מעגן עמוס חיישנים במרחק של 50 עד 100 מטרים מהפסים המתוכננים של הרכב. כשהרכב נסע לאורך איסוף גושים, הוא יצר פלומה שהתפשטה בסופו של דבר על פני העגינה לאחר שעה או שעתיים. תמרון "נהיגה-by" זה אפשר לצוות לנטר את ענן המשקעים לאורך זמן ארוך יותר של מספר שעות, וללכוד את התפתחות הנוצות.

מחוץ לקיטור

במהלך ריצות מרובות של כלי רכב, פיקויק וצוותו הצליחו למדוד ולעקוב אחר התפתחות פלומת המשקעים שנוצרה על ידי רכב הכרייה במעמקי הים.

"ראינו שהרכב נוסע במים צלולים, רואה את הגושים על קרקעית הים", אומר פיקויק. "ואז פתאום יש את ענן המשקעים החד הזה שחודר כשהרכב נכנס למנוצה."

מתצוגות הסלפי, הצוות צפה בהתנהגות שנחזה על ידי כמה ממחקרי הדוגמנות הקודמים שלהם: הרכב עורר כמות כבדה של משקעים שהייתה צפופה מספיק כדי שגם לאחר ערבוב מסוים עם המים שמסביב, הוא יצר פלומה התנהג כמעט כנוזל נפרד, מתפשט תחת משקלו שלו במה שמכונה זרם עכירות.

"זרם העכירות מתפשט תחת משקלו שלו במשך זמן מה, עשרות דקות, אבל תוך כדי כך הוא מפקיד משקעים על קרקעית הים ובסופו של דבר נגמר הקיטור", אומר פיקוק. "לאחר מכן, זרמי האוקיינוס ​​מתחזקים מההתפשטות הטבעית, והמשקעים עוברים לנשיאה על ידי זרמי האוקיינוס".

עד שהמשקעים נסחפו על פני העגינה, החוקרים מעריכים כי 92 עד 98 אחוז מהמשקעים שקעו בחזרה או נשארו במרחק של 2 מטרים מקרקעית הים כענן נמוך. עם זאת, אין ערובה לכך שהמשקעים תמיד נשארים שם במקום להיסחף יותר למעלה בעמוד המים. מחקרים עדכניים ועתידיים של צוות המחקר בוחנים שאלה זו, במטרה לגבש את ההבנה עבור פלומות משקעי כרייה בעומק הים.

"המחקר שלנו מבהיר את המציאות של איך נראית הפרעת המשקעים הראשונית כאשר יש לך סוג מסוים של פעולת כריית גושים", אומר פיקוק. "ההסכמה הגדולה היא שיש תהליכים מורכבים כמו זרמי עכירות שמתרחשים כשאתה מבצע איסוף מסוג זה. לכן, כל מאמץ לדגמן את ההשפעה של מבצע כרייה בעומק הים יצטרך ללכוד את התהליכים האלה".

מחקר זה נתמך, בין השאר, על ידי הקרן הלאומית למדע, ARPA-E, פרויקט השעה ה-11, יוזמת אוקיינוס ​​Benioff ומשאבי מינרלים גלובליים. למממנים לא היה תפקיד באף היבט של ניתוח המחקר, קובע צוות המחקר.



קישור לכתבת המקור – 2022-09-21 21:14:56

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס

עוד מתחומי האתר