I Jersey-forstæderne, en søgen efter sten for at hjælpe med at bekæmpe klimaændringer

I det tidlige forår sad George Okoko på en afsats 15 fod op ad en smuldrende klippe og forsøgte at slå et stykke klippe af basketballstørrelse med en hammer og mejsel. Lokaliteten var forstaden Berkeley Heights, N.J. Stenen var basalt, et almindeligt produkt af vulkanisme. Denne gruppe blev dannet for omkring 200 millioner år siden, under store udbrud, der fandt sted, da Europa langsomt rev sig væk fra Nordamerika og skabte en kløft, der blev til Atlanterhavet.

Okoko, en ph.d. kandidat ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory, var ikke så meget interesseret i geologisk historie som i en moderne brug af basalt:at fange og opbevare kulstof permanent under den nærliggende havbund i fast form.

Basalt ligger under meget af New Jersey og menes at strække sig godt ud i den atlantiske havbund. På landjorden ligger den for det meste skjult under jord, andre slags sten, veje, bygninger, parkeringspladser og anden menneskelig infrastruktur.

Dette særlige fremspring, omkring 400 fod langt, blev afsløret, da folk skar ind i en bjergskråning for at skabe en smal, opadsnoet bane kaldet Ghost Pony Road. I dag er Ghost Pony Road kilet op ad bakke af det konstante brøl fra Interstate 78 og en travl færdselsåre ind til byens centrum.

I mere end 20 år har forskere studeret, hvordan basaltformationer kan bruges til at afbøde klimaændringer. Fjeldens kemiske kvaliteter kan variere, men i mange tilfælde reagerer den naturligt med kuldioxid. Når disse reaktioner finder sted, låses kulstoffet i et fast mineral svarende til kalksten. De naturlige reaktioner sker i et langsomt tempo, men forskere mener, at de kan fremskyndes dramatisk ved hjælp af en proces, der ligner fracking, hvor kulstof pumpes ned under højt tryk.

Allerede nu sender et projekt i Island, som Lamont-forskere var med til at starte, emissioner fra et kraftværk ind i basalten nedenfor. Der er mange andre potentielle steder rundt om i verden, herunder den centrale sprækkedal i Kenya, hvor Okoko kommer fra. Ditto dele af den amerikanske østkyst.

Okoko var ikke på Ghost Pony Road, fordi nogen forventer at bygge en kulstofindsprøjtning der. Hans forskning er snarere rettet mod at karakterisere beslægtede formationer, der menes at ligge under havbunden ud for New York og New Jersey. Lamont geofysiker David Goldberg, Okokos rådgiver, siger, at de potentielt kan absorbere store mængder kuldioxid produceret af industrier i regionen.

Baseret på seismiske data indsamlet i 1970'erne har forskere længe haft mistanke om, at basalter, der ligner dem på land, ligger 30 til 60 miles offshore, under 400 til 600 fod vand og omkring 2.000 fod sediment. Men de er endnu ikke endeligt kortlagt eller udtaget.

Goldberg står i spidsen for et projekt for at lære mere om dem. Han påpeger, at der ikke kun er rigeligt med basalt langs kysten; det samme er fabrikker, olieraffinaderier, kraftværker og cement- og stålproducenter, der i øjeblikket udleder omkring 100 millioner tons CO₂ hvert år.

Emissioner kunne fanges direkte fra disse punktkilder og transporteres med skibe eller rørledninger til havbundens injektionssteder, siger han. Han og hans kolleger foreslog først denne idé for et basaltrigt område ud for det nordvestlige Stillehav i 2008 og også for det nordøstlige i et papir fra 2010.

"Kysten giver mening," siger han. "Det er der, folk er. Det er der kraftværker er nødvendige. Og ved at gå offshore kan du reducere risici."

Blandt andet ville injektion i havbundsbasalter minimere chancerne for, at kuldioxid kunne slippe tilbage til overfladen, før det størknede, da emissionerne ville blive lukket ind af sedimenter over klipperne. Og undersøiske steder ville undgå behovet for at besætte jord i denne tætbefolkede region, samt reducere juridiske og jurisdiktionelle forhindringer.

Men ikke alle basalter er skabt lige. Forskere er nødt til bedre at karakterisere potentielle kulstofreservoirer for at sikre, at de ville fungere som håbet. Det er her Okoko kommer ind i billedet. Ved at studere let tilgængelige basalter på land, håber han og andre at kunne bruge dem som analoger til, hvad der menes at være klipper af lignende sammensætning under havet.

En tidligere undersøgelse tyder på, at nogle partier af basalt i New Jersey har nogle af verdens hurtigste kemiske reaktioner til at låse kulstof. Det skal der dog arbejdes mere på, siger Goldberg. Også klipperne skal indeholde nok sprækker til, at kuldioxiden kan trænge igennem revner og porer i store mængder.

Okoko havde taget to hjælpere med sig på dagens udflugt:Lamont geokemi masterstuderende Tavehon "TJ" McGarry og Alexander Thompson, en bachelorstuderende, der studerede økonomi ved Columbia College, som var taget med på turen.

Sammen med udtagning af prøver til senere laboratorieanalyser var holdets hovedopgave at undersøge og dokumentere tætheden og orienteringen af ​​sprækker i bjerget.

Disse sprækker kunne være blevet dannet af et hvilket som helst antal processer, inklusive trykket fra tidligere overliggende sedimentære bjergarter, der siden er eroderet væk over millioner af år; slibningen af ​​kæmpe gletsjere, der gentagne gange har bevæget sig hen over dette landskab; eller jordskælv i en fjern fortid, der var langt kraftigere end 4,8, der ramte omkring 20 miles vest herfor i april 2024.

På flere punkter opstillede McGarry og Thompson en 5 x 5-fods kvadratfodsramme brostenset sammen af ​​plastik VVS-rør for at afgrænse områder til nøje inspektion og fotos. Okoko klatrede op til et halvt dusin steder med en håndslæde og en mejsel for at udtrække prøver.

Udsat for vejr og med vand, der siver ud nogle steder, var stoffet aktivt i opløsning; han kæmpede ofte for at finde fodfæste. Hver gang han løsnede en sten, gav han den til eleverne, som lagde den ud i kanten af ​​vejen. Okoko kom så ned for at indskrive mærker, der indikerer klippernes oprindelige positioner.

Klippefyldte steder som disse er ideelle levesteder for giftige kobberhoveder og klapperslanger, og New Jersey har begge dele. På et tidspunkt bakkede eleverne faktisk tilbage, da de så en velcamoufleret slange krøllet sammen ved siden af ​​en kampesten. Herefter var alle forsigtige, hvor de trådte. (Nærmere analyse viste senere, at det var en harmløs østlig mælkeslange.)

Holdet kørte et langt målebånd mod klippebunden, og Okoko krøb langs fod for fod, talte brud og tog detaljerede noter om deres størrelse og orientering i en vejrbestandig notesbog. Af og til trak han et stykke løsnet sten ud for nærmere eftersyn. Bag den ene, på et vådt sted, fandt han en snegl, som han forsigtigt flyttede.

Okoko fløj med en kamera-udstyret drone langs dele af klippen - en forræderisk opgave, da klippen delvist var afskærmet med små træer, der voksede op fra bunden, men stadig blottet for blade. Dette varede, indtil dronen viklede sig ind i en lille gren og styrtede ned, så den var for beskadiget til at flyve. For at kompensere fik Okoko Thompson til at gå langs klippen og tage billeder med en mobiltelefon.

Efter et par timer læssede holdet et par hundrede pund af prøveblokke bag på en stationcar og kørte den timelange køretur tilbage til Lamont campus. i de kommende måneder vil kolleger udføre forskellige tests for at analysere deres porøsitet og kemiske egenskaber.

Denne sommer har Goldberg og kolleger sørget for, at et fly flyver mere end 6.000 miles af gitterlinjer over de formodede undersøiske basaltformationer. Udstyret med instrumenter, der måler magnetisme og tyngdekraft, vil dette give meget mere information om, hvad der er dernede. Det næste skridt ville være boring.

Derfra kunne tingene gå relativt hurtigt over til injektion i industriel skala, siger Goldberg, afhængigt af forskningsresultaterne. "Det kunne gøres på så lidt som fem år," sagde han. For Okokos vedkommende vender han tilbage til Kenya til sommer for at undersøge basalter der.

Leveret af planetens tilstand

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.