Para ilmuwan MIT menciptakan metode baru untuk mendeteksi asal-usul metana

Anonim

Para ilmuwan MIT menciptakan metode baru untuk mendeteksi asal-usul metana

Fisika

Chris Wood

7 Maret 2015

2 gambar

Metode baru mencari isotop spesifik yang menunjukkan asal-usul sampel metana (Gambar: Danielle Gruen / Jose-Luis Olivares / MIT)

Sebuah tim peneliti yang dipimpin MIT telah mengembangkan instrumen yang mampu menganalisis sampel metana dengan cepat dan akurat, menentukan dengan tepat bagaimana mereka terbentuk. Terobosan ini dapat memberi para ilmuwan pemahaman yang lebih besar tentang peran gas yang dimainkan dalam pemanasan global.

Metana adalah kekuatan ampuh dalam pemanasan global. Ini adalah yang kedua setelah karbon dioksida ketika memerangkap panas di dalam atmosfer untuk waktu yang lama, dan dapat berasal dari berbagai sumber yang berbeda, termasuk danau, peternakan dan pipa gas alam.

Studi baru ini bertujuan untuk menentukan mana dari dua asal yang sama bertanggung jawab untuk setiap sampel gas. Secara khusus, itu berfokus pada menentukan apakah mereka termogenik (diproduksi oleh suhu tinggi pembusukan bahan organik yang terkubur jauh di dalam Bumi) atau mikroba (terbentuk sebagai hasil sampingan metabolisme oleh mikroorganisme yang hidup di usus binatang) di asal.

Metode baru, yang dikenal sebagai spektroskopi serapan langsung inframerah langsung, dirancang untuk mendeteksi rasio isotop metana dalam sampel. Molekul metana terdiri dari hingga empat atom hidrogen yang dikombinasikan dengan atom karbon tunggal, yang terakhir yang dapat menjadi salah satu dari dua isotop - karbon-12 atau karbon-13. Hidrogen dalam molekul juga ditemukan dalam dua bentuk, salah satunya adalah deuterium - isotop dengan neutron ekstra.

Dalam studi tersebut, para peneliti berfokus pada mendeteksi molekul yang mengandung atom karbon-13 dan atom deuterium, meyakini molekul langka sebagai sinyal suhu pembentukan metana, yang merupakan indikator penting dari asal molekul.

Untuk mendeteksi molekul, tim membangun instrumen yang menggunakan spektroskopi inframerah untuk mendeteksi frekuensi spesifik yang sesuai dengan gerakan di dalam molekul metana, menyoroti isotop yang berbeda. Metode ini portabel, memungkinkan untuk penyebaran di lapangan.

Tim tersebut menerapkan metode baru untuk bekerja, mempelajari sampel yang dikumpulkan dari berbagai lokasi termasuk air tanah purba, reservoir gas alam dan saluran pencernaan sapi. Hasilnya menyoroti ketidakkonsistenan dalam teori mengenai hubungan antara metana langka, ganda isotop-substitusi, dengan satu set hasil menghitung bahwa sampel yang dikumpulkan dari perut sapi terbentuk pada 400 ºC (752 ºF) - sebuah kemustahilan yang jelas.

Menilai kembali data, sebuah teori baru telah sampai pada yang menghubungkan karakteristik dari ikatan antara atom karbon dan hidrogen dalam molekul - sesuatu yang tim sebut sebagai "clumpiness" - dengan laju produksi metana.

"Belut sapi menghasilkan metana dengan tingkat yang sangat tinggi - hingga 500 liter sehari per sapi. Ini adalah penggilingan metana raksasa, dan mereka lebih suka membuat metana yang lebih padat, dibandingkan dengan proses geologi, yang terjadi sangat lambat, " kata mahasiswa pascasarjana David Wang. "Kami mengukur tingkat penggumpalan karbon dan isotop hidrogen yang membantu kami mendapatkan gagasan tentang seberapa cepat metana terbentuk."

Penelitian lebih lanjut mendukung teori, menemukan bahwa penggumpalan ikatan, semakin lambat bentuk molekul. Hal ini pada gilirannya memungkinkan tim untuk membuat hubungan antara jenis isotop yang terdeteksi - obligasi yang menunjukkan tingkat clumpiness yang berbeda - dengan tingkat produksi dan asal usul sampel spesifik.

Sumber: MIT

Metode baru mencari isotop spesifik yang menunjukkan asal-usul sampel metana (Gambar: Danielle Gruen / Jose-Luis Olivares / MIT)

Tim harus menilai kembali pendekatannya setelah data yang direkam bertentangan dengan teori awalnya (Foto: MIT)