Команда американских ученых построила гигантский соленоид 6 м в диаметре, который можно использовать для поиска разливов нефти в Арктике. К исследовательской группе присоединились специалисты из компании ABQMR, занимающейся инновациями в области МРТ- и ЯМР-технологий, а также эксперты нефтяного гиганта ExxonMobil.
Фото: Василий Максимов, Коммерсантъ / купить фото
Фото: Василий Максимов, Коммерсантъ / купить фото
Изготовленное устройство довольно простое в использовании: вначале его аккуратно спускают с вертолета на арктические льды, затем используют для отправления радиочастотных импульсов и отслеживания ответных ЯМР-сигналов. Ученые показали, что соленоид может засечь пленку нефти толщиной 8 мм всего за несколько минут.
Потребность в исследовании была обусловлена тем, что настоящие климатические изменения ведут к истончению и таянию арктического льда, что, в свою очередь, позволит транспортировать нефть не в обход ледяных полей, а прямо через них. А это непременно приведет к новым разливам нефти и нанесет ущерб окружающей среде. Ранее такие разливы искали при помощи подлодок-дронов и специально обученных собак, но эти методы «слишком инвазивны, или слишком медленны, или в случае с помещением персонала на лед слишком опасны для персонала», объясняет Эйити Фукусима, специалист из ABQMR.
ЯМР-спектроскопия (в данном случае протонная), к которой ученые прибегают в этом методе, следит за поведением в магнитном поле протонных спинов и таким образом позволяет распознать химическое строение исследуемого вещества. Но обычно для этого требуются сильные магнитные поля (в десятки тысяч раз превышающие поле Земли) и, соответственно, тяжелые электромагниты, которые на лед доставить невозможно. Здесь же с помощью специальных ухищрений, усиливая сигнал, удалось создать установку, которая работает непосредственно в слабом магнитном поле Земли.
Другая сложность заключается в том, что большое количество протонов в составляющих лед молекулах воды могут блокировать любые сигналы субстанций извне. Однако эти «замороженные протоны» ведут себя иначе, чем находящиеся подо льдом «жидкие», что позволяет распознать нефть.
Ученые продемонстрировали возможности соленоида на озере в Ньюфаундленде и Лабрадоре (Канада), правда, вместо настоящей нефти было растительное масло в канистрах. Они поместили канистры на поверхность воды, чтобы имитировать нефть, запертую под толщей льда, или в расположенные над поверхностью воды ведра, чтобы имитировать нефть, содержащуюся во льду. Затем вертолет доставил соленоид на плавучую платформу из пеноматериала, служившую заменой плавучей арктической льдине. Однако первые испытания состоялись еще в 2016 году, а метод был запатентован и того раньше — в 2011-м. Теперь, надо полагать, соленоид станет стандартным способом поиска разливов нефти среди арктического льда.
Источник: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0025326X19303029?via%3Dihub