دانشمندان با استفاده از میکروسکوپ‌های پیشرفته و فناوری تصویربرداری برای مطالعه کیسه‌های کوچک مایع محبوس شده در مواد معدنی باستانی، بینش جدیدی در مورد چگونگی تغییر آب دریا در طول زمان و این که در آینده چه تغییراتی در پیش خواهد داشت، به دست آورده‌اند.

این پژوهش بر روی نمونه‌های کوچکی از آب دریا که به مدت ۳۹۰ میلیون سال محبوس مانده‌اند، متمرکز است که در نهایت می‌توانند نه تنها زمینه‌های توسعه علوم آب و هوا، بلکه فرصت‌های جدیدی را در ذخیره‌سازی ایمن هیدروژن به‌عنوان منبع پاک انرژی ایجاد کنند.

این پیشرفت در واقع به طور تصادفی حاصل شده است. یک گروه پژوهشی از ایالات متحده و کانادا که در ابتدا نحوه شسته شدن آرسنیک از یک ماده معدنی به نام پیریت را مطالعه کردند. این بازرسی دقیق باعث شد که گروه پژوهشی، عیوب کوچکی را در نمونه‌های خود شناسایی کنند که سپس مشخص شد حباب‌های کوچکی مانند حباب‌هایی هستند که ممکن است در یک سنگ قیمتی به دام افتاده‌ باشند.

ساندرا تیلور نویسنده اول این مطالعه و دانشمند “آزمایشگاه ملی شمال غرب پاسفیک” متعلق به وزارت انرژی آمریکا می‌گوید: ما ابتدا به این نمونه‌ها با میکروسکوپ الکترونی نگاه کردیم و این نوع حباب‌های کوچک یا ویژگی‌های کوچک را دیدیم و تعجب کردیم که چه هستند.

سپس گروه پژوهشی برای یافتن پاسخ‌هایی از جمله طیف‌سنجی جرمی و توموگرافی کاوشگر اتمی، به ترکیبی از ابزارها روی آوردند که آنها را قادر می‌سازد ویژگی‌های نانومقیاس حباب را مطالعه کنند و مشخصات شیمیایی مایع را کنار هم قرار دهند. این یک گام رو به جلو برای این نوع آنالیز شیمیایی است که گروه با آن می‌توانست تأیید کند که این حباب حاوی آب دریا و نمک آن و دارای مجموعه‌ای از ویژگی‌ها است.

تیلور می‌گوید: ما کشف کردیم که می‌توانیم اطلاعاتی را از این ویژگی‌های معدنی استخراج کنیم که می‌تواند به اطلاع‌رسانی به مطالعات زمین‌شناسی، مانند شیمی آب دریا در دوران باستان کمک کند.

این تجزیه و تحلیل تأیید کرد که آبی که به مدت ۳۹۰ میلیون سال در پیریت محبوس شده بود با شیمی یک دریای داخلی باستانی در منطقه‌ای که از آن منشأ گرفته بود، مطابقت دارد. این آب باستانی در شمال ایالت نیویورک از میشیگان امروزی تا انتاریو در کانادا امتداد داشته و میزبان صخره‌های مرجانی وسیع و کژدم‌های دریایی به اندازه یک وانت بوده است.

بنابراین، این یافته‌ها روش گروه پژوهشی را برای توصیف دقیق محتویات این نوع حباب‌های حاوی آب باستانی تأیید می‌کند که می‌تواند به پر کردن شکاف‌های بزرگ در پرونده زمین‌شناسی کمک کند. این ذخایر معدنی می‌توانند به دانشمندان در محاسبه دمای باستانی یا سایر ویژگی‌های اقیانوس کمک کند. ضمن اینکه فراوانی نسبی پیریت در بررسی جزئیات مهم به دانشمندان خوش‌بینی می‌دهد.

دانیل گرگوری، زمین شناس دانشگاه تورنتو و یکی از رهبران این مطالعه گفت: ما از ذخایر معدنی برای تخمین دمای اقیانوس‌های باستانی استفاده می‌کنیم. ذخایر نمکی از آب دریا(هالیت) به دام افتاده در سنگ‌ها نسبتاً نادر هستند، بنابراین میلیون‌ها سال سوابق در آنها پنهان شده است و آنچه ما در حال حاضر از آنها می‌دانیم بر اساس مکان‌هایی است که در آن هالیت یافت شده است. نمونه‌برداری با این روش می‌تواند قفل میلیون‌ها سال سابقه زمین شناسی را باز کند و به درک جدیدی از تغییر آب و هوایی منجر شود.

دانشمندان می‌گویند که این پژوهش‌ها علاوه بر پیشرفت در زمینه علم آب و هوا، زمینه را برای فناوری‌های جدیدی فراهم می‌کند که می‌توانند به طور ایمن هیدروژن یا گازهای دیگر را در زیر زمین در مخازن زمین شناسی ذخیره کنند.

مولکول‌های ریز و سبکی که هیدروژن را می‌سازند، ذخیره‌سازی آن را به گازی فوق‌العاده دشوار تبدیل می‌کنند و یک سد واقعی در پذیرش گسترده آن به عنوان منبع انرژی هستند، اما درک دقیق تعامل آن با سنگ‌ها می‌تواند به راه‌حل‌های جدیدی برای این مشکل منجر شود.

تیلور می‌گوید: هیدروژن به عنوان یک منبع سوخت کم‌کربن برای کاربردهای انرژی مختلف در حال بررسی است. این مستلزم این است که بتوانیم مقادیر زیادی هیدروژن را در مخازن زمین‌شناسی زیرزمینی به شکل ایمن بازیابی و ذخیره کنیم. بنابراین مهم است که بفهمیم هیدروژن چگونه با سنگ‌ها تعامل می‌کند.

وی افزود: توموگرافی کاوشگر اتمی یکی از معدود تکنیک‌هایی است که در آن نه تنها می‌توانید اتم‌های هیدروژن را اندازه‌گیری کنید، بلکه در واقع می‌توانید ببینید که در کانی به کجا می‌رود.

وی ادامه داد: این مطالعه نشان می‌دهد که ترک‌های کوچک در مواد معدنی ممکن است تله‌های بالقوه برای هیدروژن باشند. بنابراین با استفاده از این تکنیک می‌توانیم بفهمیم در سطح اتمی چه اتفاقی می‌افتد و سپس به ارزیابی و بهینه‌سازی استراتژی‌های ذخیره‌سازی هیدروژن در زیر سطح زمین منجر می‌شود