Dansk metode kan lynhurtigt afsløre undergrundens sande temperatur

Jordens temperatur i undergrunden har over flere millioner af år ændret sig, uden vi har lagt mærke til det. Det er der dog andre, der har. Mineralerne i jorden påvirkes, hvis temperaturen omkring dem ændres, og det kan de og deres elektroner huske.

Længe har forskere i forskellige felter brugt netop mineralernes elektroner til at fortælle, om eksempelvis meteorers temperatur, da de faldt igennem vores atmosfære, måling af stråling efter et nukleart uheld eller til datering af udgravninger.

Nu er mineralernes gode hukommelse igen kommet danske og udenlandske forskere til gode. De har med en ny metode, der blandt andet benytter infrarødt lys, været i stand til at aflæse mineralernes såkaldte kolde lys og dermed udregne, hvor varm eller kold undergrunden har været i de seneste 100.000 år. Det er første gang, at det er muligt at lave den type udregninger, og så er det tilmed ganske relevant.

Illustration: Benny Guralnik

Læs også: Nu kommer forsikringen, der kan sætte gang i geotermi i Danmark

»Det er vigtigt at kende den rigtige temperatur, hvis man vil udforske potentialet for geotermisk energi, udføre tunnelprojekter og lignende. Vi kan udregne den nøjagtige temperatur på under én uge, og på den måde kan man hurtigt finde ud af, om det er et dårligt sted, man borer,« fortæller Mayank Jain, der er seniorforsker hos Center for Nukleare Teknologier ved DTU og har været med til at udvikle metoden sammen med forskere fra Aarhus, Holland, Tyskland, Schweitz, Israel, Storbritannien og USA.

Metoden er publiceret i det videnskabelige tidsskrift Earth and Planetary Science Letters.

Temperaturmåling på én uge

Problemet med at måle undergrundens temperatur har indtil nu været, at det tager enormt lang tid. Når man laver borehuller, opvarmes eller afkøles undergrunden i processen, og man kan derfor ikke være sikker på, at den temperatur, man måler dernede, er den rigtige. Derfor skal man typisk vente mellem ét - seks år, før jorden er kommet tilbage til sin almindelige temperatur.

Med den nye metode kan man derimod skære ventetiden ned til blot én uge. Men hvordan gør man så lige det?

Læs også: Jordvarme/kulde, hvor dybt ?

Jo, når der laves borehuller til eksempelvis udvindingen af geotermisk energi, kommer der en masse materiale op, og i dette findes der oftest det bjergdannende mineral feldspat. Feldspat er centrum i metoden, da det findes i stort set alle jordlag rundt omkring i verden, og så reagerer det godt på infrarødt lys.

Det er det blå lys, som elektronerne udstråler, der afslører, hvilken temperatur undergrunden har været udsat for. Illustration: Benny Guralnik

Hvis feldspat belyses med infrarødt lys, vil elektronerne inde i mineralets defekter, som opstår mellem atomerne, blive frigjort og udsende blåt lys. Lyset kan med den nye metode blive ’oversat’ til en helt konkret temperatur ved at tælle de elektroner, som frigives. Mængden af elektronerne i defekterne bestemmes af, hvilken stråling eller temperatur de har været udsat for.

Metoden blev testet med 12 prøver fra et borehul i Tyskland – German Continental Deep Drilling Program (KTB) – hvis oprindelige temperatur lå mellem 7 – 70 grader i 0 – 2.5 kilometers dybde. Og metoden var stensikker.

»Vi sagde alle sammen ’hold da op’. Det var virkelig en god følelse, vi havde efter at have forudset temperaturerne,« fortæller Mayank Jain og tilføjer, at DTU Nutech er nogle af dem, der er længst fremme i skoene med denne type forskning.

Mulige anvendelser

Viden om temperaturen i Jordens øverste lag er da heller ikke helt ligegyldig, ifølge Mayank Jain.

Han fortæller, at der kan være forskellige interessante anvendelser af metoden, som skal udforskes i fremtiden. Hvis man eksempelvis i højere grad vil anvende geotermisk energi til at opvarme vand, er det vigtigt i god tid at vide, om temperaturen, det sted man borer, er høj nok til formålet. På den måde kan man hurtigt afbryde boringen og finde et bedre sted at lede efter jordvarme.

Mere aktuelt er det i forhold til placeringen af atomskrot. Herhjemme står kommunerne ikke lige frem i kø for at tage imod Danmarks radioaktive affald, og en del af diskussionen har drejet sig om, hvor det bedst kan opbevares. Her kan den nye metode blive relevant.

Læs også: 9.000 ton finsk atomskrot skal begraves i Olkiluoto

Hvis man vil opbevare radioaktivt affald i jorden, er det blandt andet vigtigt at kende til undergrundens termiske historie. Atomskrot udsender nemlig varme i takt med, at det henfalder, og hvis den varme overskrider, hvad undergrunden normalt har været udsat for, kan sten og klipper sprænges. Ligeledes er det muligt, at jorden har været udsat for høje temperaturer inden for de sidste 100.000 år, selvom den er kølet ned i dag. Disse informationer har stor betydning for eventuel brug af geologiske depoter til at gemme radioaktivt affald.

»Der var ingen metode tilgængelig, som kunne fortælle om de her lave temperaturer, og det er dem, der er mest relevante. Hvad der skete for 10.000 – 100.000 år siden er forskere virkelig interesserede i at vide. Den viden kan blandt andet bruges i arkæologi og til at undersøge, hvordan klimaet og Jordens landskab har ændret sig inden for en kort årrække,« siger Mayank Jain.

Emner : Jordvarme