Methaan 'superstralers' in kaart gebracht door NASA

NASA's Earth Surface Mineral Dust Source Investigation (EMIT) (Aardoppervlak Mineraal stof Brononderzoek) missie brengt het voorkomen van belangrijke mineralen in de stofproducerende woestijnen van de planeet in kaart - informatie die ons inzicht in de effecten van stof in de lucht op het klimaat zal vergroten. Maar EMIT heeft nog een ander cruciaal vermogen aangetoond: het detecteren van de aanwezigheid van methaan, een krachtig broeikasgas – meldt NASA. De National Aeronautics and Space Administration (NASA) is een onafhankelijk agentschap van de Amerikaanse federale regering dat verantwoordelijk is voor het civiele ruimtevaartprogramma, luchtvaartonderzoek en ruimteonderzoek.

In de gegevens die EMIT heeft verzameld sinds het in juli 2022 op het internationale ruimtestation is geïnstalleerd, heeft het wetenschappelijke team meer dan 50 "superemitters" geïdentificeerd in Centraal-Azië, het Midden-Oosten en het zuidwesten van de Verenigde Staten. Superemitters zijn installaties, apparatuur en andere infrastructuur, meestal in de sectoren fossiele brandstoffen, afval of landbouw, die veel methaan uitstoten.

(Foto NASA/JPL-Caltech - 2022)

Dit beeld toont een methaanpluim van 3 kilometer lang die NASA's Earth Surface Mineral Dust Investigation missie heeft ontdekt ten zuidoosten van Carlsbad, New Mexico. Methaan is een krachtig broeikasgas dat veel effectiever is in het vasthouden van warmte
'Beperking van de methaanuitstoot is essentieel om de opwarming van de aarde te beperken. Deze opwindende nieuwe ontwikkeling helpt onderzoekers niet alleen beter te bepalen waar methaanlekken vandaan komen, maar geeft ook inzicht in hoe ze snel kunnen worden aangepakt", aldus NASA Administrator Bill Nelson. "Het internationale ruimtestation en NASA's meer dan twee dozijn satellieten en instrumenten in de ruimte zijn al lange tijd van onschatbare waarde bij het vaststellen van veranderingen in het klimaat van de aarde. EMIT blijkt een essentieel instrument te zijn in onze gereedschapskist om dit krachtige broeikasgas te meten - en het bij de bron te stoppen.'

Methaan absorbeert infrarood licht in een uniek patroon - een spectrale vingerafdruk genoemd - dat de EMIT-beeldspectrometer met grote nauwkeurigheid en precisie kan onderscheiden. Het instrument kan ook kooldioxide meten. De nieuwe waarnemingen zijn het gevolg van de brede dekking van de planeet door de baan van het ruimtestation en van het vermogen van EMIT om het aardoppervlak tientallen kilometers breed te scannen en tegelijkertijd gebieden zo klein als een voetbalveld op te lossen.

'Deze resultaten zijn uitzonderlijk en tonen de waarde aan van het combineren van een perspectief op wereldschaal met de resolutie die nodig is om methaanpuntbronnen te identificeren, tot op de schaal van een installatie'- aldus David Thompson, de instrumentwetenschapper van EMIT en een senior onderzoeker bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Zuid-Californië, dat de missie beheert. 'Het is een unieke mogelijkheid die de lat hoger zal leggen voor inspanningen om methaanbronnen toe te wijzen en emissies van menselijke activiteiten te beperken.'


(Foto NASA/JPL-Caltech - 2022)

De kubus (links) toont methaanpluimen (paars, oranje, geel) boven Turkmenistan. De regenboogkleuren zijn de spectrale vingerafdrukken van overeenkomstige plekken in het voorste beeld. De blauwe lijn in de grafiek (rechts) toont de methaan vingerafdruk die EMIT heeft gedetecteerd; de rode lijn is de verwachte vingerafdruk op basis van een atmosferische simulatie
Vergeleken met kooldioxide vormt methaan slechts een fractie van de door de mens veroorzaakte broeikasgasemissies, maar het is naar schatting 80 keer effectiever, ton voor ton, in het vasthouden van warmte in de atmosfeer in de 20 jaar nadat het is vrijgekomen. Bovendien blijft methaan, waar kooldioxide eeuwenlang blijft hangen, ongeveer tien jaar hangen, wat betekent dat als de emissies worden verminderd, de atmosfeer in een vergelijkbaar tijdsbestek zal reageren, wat leidt tot een langzamere opwarming op korte termijn. Het identificeren van methaanpuntbronnen kan een belangrijke stap in het proces zijn. Met kennis van de locaties van grote vervuilers kunnen exploitanten van installaties, apparatuur en infrastructuur die het gas afgeven, snel maatregelen nemen om de emissies te beperken.

De methaanwaarnemingen van EMIT werden gedaan, terwijl wetenschappers de nauwkeurigheid van de minerale gegevens van de beeldspectrometer controleerden. Tijdens zijn missie zal de EMIT metingen verrichten van oppervlaktemineralen in droge gebieden in Afrika, Azië, Noord- en Zuid-Amerika en Australië. De gegevens zullen onderzoekers helpen de rol van stofdeeltjes in de lucht bij de verwarming en afkoeling van de atmosfeer en het aardoppervlak beter te begrijpen.

'We zijn benieuwd hoe de minerale gegevens van EMIT de klimaatmodellering zullen verbeteren. Deze extra mogelijkheid om methaan op te sporen biedt een opmerkelijke kans om broeikasgassen die bijdragen tot klimaatverandering te meten en te monitoren' - aldus Kate Calvin, NASA's hoofdwetenschapper en senior klimaatadviseur.

Methaanpluimen opsporen. Het studiegebied van de missie valt samen met bekende methaanhaarden over de hele wereld, waardoor onderzoekers in die gebieden naar het gas kunnen zoeken om de mogelijkheden van de beeldvormende spectrometer te testen. 'Sommige van de door EMIT gedetecteerde pluimen behoren tot de grootste die ooit zijn waargenomen - anders dan alles wat ooit vanuit de ruimte is waargenomen' - aldus Andrew Thorpe, een onderzoekstechnoloog bij JPL die de leiding heeft over de EMIT-methaaninspanningen. 'Wat we in korte tijd hebben gevonden, overtreft onze verwachtingen.'


(Foto NASA/JPL-Caltech - 2022)

Ten oosten van Hazar, Turkmenistan, een havenstad aan de Kaspische Zee, stromen 12 methaanpluimen in westelijke richting. De pluimen werden ontdekt door NASA's Earth Surface Mineral Dust Investigation missie en sommige strekken zich uit over meer dan 32 kilometer
Het instrument detecteerde bijvoorbeeld een pluim van ongeveer 3,3 kilometer lang ten zuidoosten van Carlsbad, New Mexico, in het Perm-bekken. Een van de grootste olievelden ter wereld, het Perm bestrijkt delen van het zuidoosten van New Mexico en het westen van Texas. In Turkmenistan identificeerde EMIT 12 pluimen van olie- en gasinfrastructuur ten oosten van de havenstad Hazar aan de Kaspische Zee. In westelijke richting strekken sommige pluimen zich uit over meer dan 32 kilometer.

Het team identificeerde ook een methaanpluim ten zuiden van Teheran, Iran, van minstens 4,8 kilometer lang, afkomstig van een groot afvalverwerkingscomplex. Methaan is een bijproduct van ontbinding, en stortplaatsen kunnen een belangrijke bron zijn. Wetenschappers schatten de stroomsnelheid op ongeveer 40.300 pond (18.300 kilogram) per uur in het Perm, 50.400 kilogram per uur in totaal voor de bronnen in Turkmenistan, en 18.700 pond (8.500 kilogram) per uur in Iran. De Turkmeense bronnen samen hebben een soortgelijke stroomsnelheid als het Aliso Canyon gaslek in 2015, dat op sommige momenten meer dan 50.000 kilo per uur bedroeg. De ramp in het Los Angeles-gebied was een van de grootste methaanlekkages in de Amerikaanse geschiedenis.



Met een brede, herhaalde dekking vanuit zijn standpunt op het ruimtestation zal EMIT mogelijk honderden superemitters vinden - sommige daarvan zijn eerder opgemerkt door metingen in de lucht, in de ruimte of op de grond, en andere waren onbekend. 'Terwijl hij de planeet blijft onderzoeken, zal EMIT plaatsen waarnemen, waar niemand eerder naar broeikasgasemitters heeft gezocht, en hij zal pluimen vinden die niemand verwacht' -aldus Robert Green, hoofdonderzoeker van EMIT bij JPL.

EMIT is de eerste van een nieuwe klasse beeldspectrometers in de ruimte om de aarde te bestuderen. Een voorbeeld is Carbon Plume Mapper (CPM), een instrument in ontwikkeling bij JPL dat is ontworpen om methaan en kooldioxide te detecteren. JPL werkt samen met de non-profit organisatie Carbon Mapper en andere partners om eind 2023 twee satellieten met CPM te lanceren.

Meer over de missie. EMIT werd geselecteerd uit de Earth Venture Instrument-4 solicitatie onder de Earth Science Division van NASA Science Mission Directorate en werd ontwikkeld in NASA's Jet Propulsion Laboratory, dat voor het agentschap wordt beheerd door Caltech in Pasadena, Californië. Het werd op 14 juli 2022 gelanceerd aan boord van een SpaceX Dragon-ruimtevaartuig vanaf NASA's Kennedy Space Center in Florida. De gegevens van het instrument zullen worden geleverd aan het NASA Land Processes Distributed Active Archive Center (DAAC) voor gebruik door andere onderzoekers en het publiek. Het internationale ruimtestation herbergt zeven instrumenten voor NASA Earth Science die nieuwe informatie verschaffen om onze veranderende planeet te begrijpen.