Methan aus dem Weltraum aufspüren, um die Erwärmung der Erde zu verlangsamen

Dieses Jahr könnte das heißeste Jahr aller Zeiten werden. In der Berichterstattung über die Klimakrise steht Kohlendioxid im Mittelpunkt der Schlagzeilen. Aber Molekül für Molekül ist Methan ein weitaus stärkeres Treibhausgas. Es ist geruchlos und farblos und daher schwer zu erkennen.

„Man könnte, wissen Sie, ein paar Meter von einer riesigen Methanfahne entfernt stehen und nicht wissen, dass sie da ist“, sagte Riley Duren, CEO von Carbon Mapper, einer gemeinnützigen Organisation, die Treibhausgasemissionen verfolgt.

Während CO2 jahrhundertelang in der Atmosphäre verbleiben kann, ist Methan eher sieben bis zwölf Jahre haltbar. Und weil Methan so wirksam ist, könnte die Möglichkeit, Lecks schnell zu erkennen und zu beheben, einen unmittelbaren Klimavorteil haben.

Carbon Mapper führt eine solche Erkennung durch, indem es Flugzeuge mit bildgebenden Spektrometern über Öl- und Erdgaszentren und anderen Stellen fliegt, an denen sich Lecks ansammeln können. Aber um die Sache zu vergrößern, arbeitet man mit dem Jet Propulsion Laboratory der NASA an einem Instrument, das Methanfreisetzungen aus dem Weltraum erkennen kann.

Lily Jamali von Marketplace sprach kürzlich mit Rob Green, leitender Forschungswissenschaftler am JPL, auf dem Campus des Labors in Pasadena, Kalifornien, vor dem „Reinraum“, in dem das Instrument entwickelt wurde, über die Mission und ihre Mechanismen.

Das Folgende ist eine bearbeitete Abschrift ihres Gesprächs.

Rob Green: Das ist eine Vakuumkammer, in der wir sie öffnen, ein Instrument hineinstecken und sie dann in ein Vakuum bringen können, damit sie die Umgebung des Weltraums erfährt. Das andere, was wir tun müssen, ist, es auf die Temperaturen zu bringen, die es im Weltraum erleben würde. Wir möchten also, dass alle verschiedenen Elemente die gleiche Umgebung erleben, als ob sie die Erde umkreisen würden. Dies sind also die ersten Tests, nachdem es durch das, was wir Vibe nennen, geschickt wurde. Nachdem wir es fertig gebaut und charakterisiert haben, schicken wir es auf einen Schütteltisch und lassen es vibrieren, als wäre es auf einer Rakete, die ins All fliegt . Und wir prüfen, ob nach der Vibration alles dort ist, wo wir es erwartet haben, und dass es für die nächste Phase bereit ist, die die Lieferung an den Kunden zur Integration in das Raumschiff, die Montage auf der Rakete und den anschließenden Start umfasst Erdumlaufbahn, wo es beginnen wird, Methan um unseren Planeten herum zu beobachten.

Lily Jamali: In diesem Reinraum, den wir betrachten, liegt dieser riesige silberne Zylinder auf der Seite, aber der eigentliche Satellit, den Sie irgendwann ins All schicken werden, ist er dort oder daneben? Es ist da drin? Und wie groß ist das?

Grün: Lassen Sie mich Ihnen hier zeigen, wir haben ein 3D-Volumenmodell. Dies ist die äußere Verpackung des Instruments. Es gibt ein Raumschiff, das nicht hier ist. Das wird beigefügt. Das ist, was sich in dieser Hülle befindet. Hier nehmen wir das weiße Licht, das unsere Augen sehen, und brechen es in den Regenbogen und in Wellenlängen, die unsere Augen im Infraroten nicht sehen, wo wir den spektralen Fingerabdruck von Methan sehen und ihn überall dort kartieren können, wo er auf der Oberfläche auftritt der Erde. Und das wäre ein Hinweis darauf, dass es dort ein Methanleck gibt, das wir verstehen und hoffentlich abmildern wollen.

Jamali: Wenn wir also sagen, dass Sie einen Satelliten in den Weltraum schicken, um Methan in großem Maßstab zu überwachen, dann ist dies der Zweck. Es ist nur ungefähr 2 Fuß hoch und 1 Fuß unten. Das ist die Basis?

Grün: Ja, das ist das Instrument. Der Satellit wird ein Raumschiff haben, das Raumschiff hat Sonnenkollektoren, es benötigt Energie im Weltraum und es verfügt über eine Lagekontrolle – wir müssen sicherstellen, dass dieses Instrument in die richtige Richtung zeigt. Und es gibt Kommunikation, oder? Dieses Raumschiff ist unglaublich wichtig, weil es die Signale von der Erde empfängt, wohin es zeigen soll. Und dann sendet es die Daten zurück zum Boden, damit wir sie analysieren und die Methansignale sehen können.

Jamali: Warum können wir nicht in diesen Raum gehen und uns das Original ansehen? Erklären Sie, wie empfindlich dieses Instrument ist.

Grün: Es stellt sich also heraus, dass Staub an verschiedenen Stellen, insbesondere auf Optiken, die Qualität der Messung beeinträchtigen kann, da wir Licht betrachten und Photonen zählen. Wenn sich außerdem ein wenig Staub oder Ähnliches in der Elektronik befindet und dadurch ein kurzer, richtiger, Funke entsteht, kann die Mission beendet werden. Deshalb gehen wir sehr sorgfältig mit allem um, denn man kann einen Satelliten nur dann wieder herunterholen und reparieren, wenn man sich auf der Raumstation befindet.

Jamali:Wie lange hat es gedauert, dieses Instrument zu entwickeln, das wir hier betrachten?

Grün: Das ist eine wirklich interessante Frage, und ich könnte am Anfang beginnen. Das erste bildgebende Spektrometer überhaupt wurde im Jet Propulsion Laboratory gebaut, das so genannte Airborne Imaging Spectrometer. Es wurde 1979 konzipiert und flog erstmals 1982. Und das war der Grund, warum ich während meiner Graduiertenschule ans JPL kam, um mit dieser Instrumentenklasse zu arbeiten. Es war also ein langer Weg.

Jamali:Wow, Sie beschäftigen sich schon seit 40 Jahren mit dem Fall?

Grün: Eigentlich 40 Jahre, und ich habe eine Erfolgsgeschichte von Dutzenden von bildgebenden Spektrometern. Vom Mars zum Mond. Es gibt eines, das nach Europa geht, und einige davon rund um die Erde und einige luftgestützte Bildgebungsspektrometer. Meine Karriere wurde durch das Studium von Regenbögen aufgebaut. Es ist ganz, ganz bemerkenswert. Ich bin damit sehr zufrieden. Es fühlt sich wunderbar an, ich bin unglaublich zufrieden. Wir haben die Spektrometer verwendet, um wichtige Fragen im gesamten Sonnensystem zu beantworten. Aber hier gehen wir auf unseren Heimatplaneten, um eine wirklich dringende Frage zu untersuchen: Woher kommen die Treibhausgase? Und mit diesen Informationen können wir Entscheidungen zur Reduzierung des Methanausstoßes treffen, der derzeit am wichtigsten ist.

Jamali: Du hast meinen kitschigen Übergang übernommen. Ich wollte sagen, lasst uns das zurück auf die Erde bringen, weil ich verstehen möchte, wie es das bewirkt, was wir hier tun müssen. Methan ist dieses unglaublich starke Treibhausgas, kurzfristig sogar noch wirksamer als Kohlenstoff, nämlich Kohlendioxid. Was ist die Idee, dass man mit diesem Instrument was genau machen kann?

Grün: So können wir Methanemittenten rund um den Planeten sehen, identifizieren und melden. Und dann können Entscheidungsträger Entscheidungen darüber treffen, wie sie abgemildert werden können. Dies ist der spektrale Fingerabdruck von Methan. Dabei handelt es sich zum Beispiel tatsächlich um die Methanwolke, die bei der Explosion im Aliso Canyon entstanden ist.

Jamali:Dies geschah im Jahr 2015 in der Gemeinde Porter Ranch hier in Südkalifornien.

Grün: Genau. Zu dieser Zeit hatten wir ein fliegendes Spektrometer im Einsatz und haben die Wolke während des Geschehens kartiert. Und nachdem sie behauptet hatten, es sei draußen, haben wir es erneut kartiert, um sicherzustellen, dass es draußen war, und das konnten wir mit bildgebender Spektroskopie machen.

Jamali: Nun, warum muss diese Arbeit am JPL stattfinden? Dies ist eine der führenden Institutionen und wissenschaftlichen Einrichtungen in unserem Land. Das sagt etwas aus, die Tatsache, dass diese Arbeit hier stattfindet. Warum kann das nicht irgendwo in einem privaten Labor durchgeführt werden?

Grün: Derzeit werden die hochmodernen bildgebenden Spektrometer am JPL entwickelt, weil wir wiederum seit Jahrzehnten daran arbeiten, insbesondere weil sie für uns für eine ganze Reihe wissenschaftlicher Fragen der NASA nützlich sind. Möchten Sie wissen, welche Mineralien sich auf der Marsoberfläche befinden oder wie bewohnbar der Mond Europa des Jupiter ist? Ein Spektrum ist eine wirkungsvolle Möglichkeit, diese Frage zu beantworten. Deshalb haben wir am JPL und bei der NASA in diese Technologie investiert, um an der Spitze zu bleiben. Daher ist es ein natürlicher Ort, um die Prototypen zu bauen. Nun erwarten wir, dass Kopien dieses Instruments im privaten Sektor gebaut werden. Der Plan besteht also auf jeden Fall darin, dies weiterzugeben und dann an der nächsten Sache in Bezug auf bildgebende Spektrometer zu arbeiten.

Carbon Mapper verfügt über ein öffentliches Datenportal, über das Sie anhand der Flugzeuguntersuchungen der gemeinnützigen Organisation selbst sehen können, wo Methan-Superemitter gehäuft sind.

Sie können sich auch Berichte von zwei staatlichen Behörden ansehen, eine in Kalifornien und die andere in Pennsylvania, die zeigen, wie Regulierungsbehörden diese Art von Emissionsdaten verwenden.

Und schließlich ist es schwierig, bei JPL nicht auch nur ein bisschen verrückt zu werden. Bei unserem Besuch konnte unser Team Wissenschaftlern bei der harten Arbeit an einem Satelliten zusehen, der eines Tages Jupiter umkreisen wird, um Europa zu untersuchen. Das ist einer der Monde des Riesenplaneten, auf dem Wissenschaftler vermuten, dass dort lebensfreundliche Bedingungen herrschen könnten.

Randbemerkung: Wir haben es geliebt, Rehe auf dem JPL-Campus herumlaufen zu sehen.

Jeden Tag entmystifiziert das „Marketplace Tech“-Team die digitale Wirtschaft mit Geschichten, die mehr als nur Big Tech thematisieren. Wir sind bestrebt, Themen zu behandeln, die für Sie und die Welt um uns herum wichtig sind, und befassen uns eingehend mit der Frage, wie Technologie mit Klimawandel, Ungleichheit und Desinformation zusammenhängt.

Als Teil einer gemeinnützigen Nachrichtenredaktion zählen wir darauf, dass Hörer wie Sie dafür sorgen, dass dieser öffentlich-rechtliche Dienst Paywall-frei und für alle verfügbar bleibt.

Unterstützen Sie „Marketplace Tech“ noch heute in beliebiger Höhe und werden Sie Partner unserer Mission.