De store havområdene på kloden vår er fortsatt uutforsket i stor grad, særlig de store havdypene.
Foto: Thinkstock

– Neste kapittel i norsk historie handler om å erobre havrommet

70 prosent av Jordas overlate består av vann, og det er i havet mye av fremtidens næringsutvikling vil skje. NTNU utforsker havdypet med ny teknologi.

– Neste kapittel i norsk historie handler om å erobre havrommet, sa Jonas Gahr Støre på Lerchendalkonferansen 2016. Han snakket om de store mulighetene som ligger i havrommet og om hvordan Norge bør utnytte og forvalte mulighetene.

(Artikkelen fortsetter under videoen).

– Slik kan vi forlenge Norges gullalder

– Norge har flere konkurransefortrinn i havrommet. Dette er et stort uutforsket felt, og vi jobber med å bygge ny kunnskap som å forstå de biokjemiske og geologiske prosessene i havbunnen, sier Ingrid Schjølberg, direktør for NTNU Havrom, som er ett av NTNUs fire satsingsområder.

– For å kartlegge havdypene trengs ny teknologi. Og innen undervannsrobotteknologi og droneteknologi er det en eksploderende utvikling, sier Schjølberg.

Hør Ingrid Schjølbergs innlegg på Lerchendalkonferansen. (Artikkelen fortsetter under videoen.)

Banebrytende dypvannsdykk

Ett av de pågående forskningsprosjektene finner sted på Kon-Tiki2-ekspedisjonen i Stillehavet. Ekspedisjonen er i disse dager er på vei fra Påskeøya til Sør-Amerika.

Om bord på ekspedisjonens to primitive balsaflåter er helt ny teknologi med for å samle forskningsdata fra de store havstrekningene flåtene krysser. Pedro De La Torre fra NTNU styrer teknologien, og 29. januar gjennomførte ekspedisjonen et banebrytende dypvannsdykk.

Måler klimadata på 2500 meters dyp

Dette hydrospektrale kameraet ble senket til 2450 meter. Foto: Kon-Tiki2

Dette dypvannskameratet med påmonerte sensorer ble senket til 2450 meters dyp utenfor Påskeøya. Foto: Kon-Tiki2

Både et dypvannskamera og en såkalt CTD, som måler salinitet, dybde, temperatur, oksygen og klorofyll ble senket ned til 2450 meters dyp.

Sollys trenger ikke lenger ned enn til 200 meter, og dette kameraet er derfor utviklet med en egen lyskilde som gjør at det kan filme i det mørke havdypet. Kameraet er utviklet av Deepbots AS.

Vanligvis bruker man store kraner og velutstyrte forskningsskip for å operere denne slags avansert utstyr, noe som fordrer store investeringer. En av fordelene med målingene på Kon-Tiki2-ekspedisjonen, er nettopp at dette er lavkostforskning. Men det er ikke uproblematiske operasjoner.

Her samler Pedro de la Torre planktonprøver. Foto: Kon-Tiki2

Her samler Pedro De La Torre planktonprøver. Foto: Kon-Tiki2

– Å senke instrumentene ned gikk greit. Å heve dem igjen krevde full innstats av alle ombord. Vi slet med knuter på kevlar-tauet og belastningen av et kamera som veier 10 kilo, en CTD som veier 3 kilo, og 10 kilo stein som var med som lodd. Når man legger til det enorme draget i vannet, blir oppgaven nokså umenneskelig. Ved å rotere oppgavene mellom de syv som er ombord klarte vi å heve instrumentene, beretter forskningsansvarlig Pedro De La Torre til Norsk Institutt for Vannforskning (NIVA).

Alle vitenskapelige data fra ekspedisjonen vil bli analysert i ettertid gjennom et samarbeid mellom NIVA og NTNU.

Blå gruvedrift

Et annet pågående forskningsfelt er pilotprosjektet Deep Sea Mining. Det handler om kartlegging av mineralressursene som finnes på havbunnen. Undersjøiske vulkaner (black smokers) bringer mineraler og metaller fra Jordens magma og opp til havbunnen. Det dreier seg om blant annet nikkel, kobber, sink, kobolt, sølv og gull.

Etterspørselen etter mineraler og ikke-jernholdige metaller som brukes i smarttelefoner, bærbare datamaskiner, LED lys og elektriske motorer, øker konstant. Og landbaserte gruver er i ferd med å gå tomme.

Mineraler på havbunnen er foreløpig et stort uutforsket felt.

– Utvinning av disse mineralene vil kreve at vi tar i bruk den mest avanserte kompetansen vi har innen geologi, undervannsteknologi og marine operasjoner – og forskningskompetanse innen etikk og bærekraft, understreker Ingrid Schjølberg.

Bilder fra dypet

Ecotone, et spin off selskap fra NTNU som utvikler ny teknologi for å utforske havdypet, har også utviklet undervannskameraet The Ecotone Scientific UHI (Underwater Hyperspectral Imager). Det er den første UHI som er laget for å gå så dypt som 6000 meter, og ble i høst testet ut på et forskningstokt i Stillehavet.

– Dette er et hyperspektralt kamera. Det ble montert på en ROV for å forsøke å påvise noduler ved hjelp av optisk spektralrespons. For fremtiden håper vi dette skal utvikles til en metode for å påvise mineraler i forbindelse med leting og utvinning av marine mineralressurser, sier Martin Ludvigsen ved Institutt for marin teknikk.

Komplett lysspekter

Stipendiat Stein Melvær Nornes ved samme institutt var den som håndterte UHI-kameraet på forskningsskipet Sonne som la ut fra Guayaquil i Ecuador. Dette kameraet er langt tyngre enn det som ble testet ut på Kon-Tiki2-flåten – 35 kilo – og krever derfor mer utstyr for å få senket og hevet det. Kameraet ble brukt til å kartlegge havbunnen på hele 4200 meters dyp.

– Å kunne teste ny teknologi er alltid spennende. Hyperspektral avbildning har vært gjennomført med suksess fra fly og satellitter, men bruk av denne teknologien under vann har bare så vidt begynt, sier Nornes.

Mens vanlige kameraer – og vårt eget øye – opererer med et fargespekter basert på kun tre farger (blått, rødt og grønt), operer dette kameraet med 100 ulike fargeverdier. Det gjør at bildene som UHI-kameraet tar, inneholder enormt mye informasjon.

Nå jobber Nornes med å analysere bildene.

– Hver piksel som er avbildet med et slikt kamera, inneholder et komplett lysspekter av alle fargenyanser. Vi forsker nå på hvordan vi kan utnytte all informasjonen som ligger i bildematerialet. Om vi kan basere oss på slike avstandsmålinger fremfor å måtte hente opp fysiske prøver, vil det forenkle kartleggingen betydelig, sier han.

Det gjenstår noe etterbehandling av bildematerialet før den virkelige datatolkningen kan starte. Likevel kan vi allerede se at en datamaskin kan bruke disse «optiske fingeravtrykkene» til automatisk klassifisering, sier Stein Melvær Nornes.

Første forskningstokt til havdypet

ntnu_blacksmokers_final-compressed-700x350

I august går NTNU ned i dypet ved Jan Mayen for å utforske undersjøiske vulkaner og mineralforekomstene rundt dem. Ill.bilde: NTNU

De undersjøiske vulkanene oppstår der kontinentalplatene møtes og danner åpninger i havbunnen. Dette skjer blant annet på den midt-Atlantiske ryggen mellom Jan Mayen og Svalbard. NTNU har estimert at den norske kontinentalsokkelen kan inneholde mineraler og metaller til store verdier.

I sommer gjennomfører NTNU det første forskningstoktet for å utforske havbunnen ved Jan Mayen. Toktet er en del av prosjektet «MarMine» som er finanisert av Norges forskningsråd.

Forskningsskipet skal ha med seg et tyvetall forskere samt utstyr til å håndtere en ubemannet miniubåt (ROV) og en automatisk styrt miniubåt (AUV). I tillegg er det viktig at skipet har dynamisk posisjonering, slik at den kan ligge stødig i de tøffe værforholdene som er i området.

– Med den kabelstyrte ROV-en skal vi undersøke havbotnen ned til 1500 meter, med AUV-en ned til rundt 3000 meter, sier toktleder Martin Ludvigsen ved Institutt for marin teknikk, til Maritime.no.

Skal hente opp flere hundre kilo mineraler

NTNU Havrom

NTNU har pekt ut fire tematiske satsingsområder som skal løfte frem de beste hodene for tverrfaglig forskning innen disse områdene. Hvert satsingsområde har flere spissområder. Innen NTNU Havrom er det disse:

  • Grønn sjøtransport
  • Ned i havrommet
  • Olje og gass fra nord
  • Bærekraftig sjømat
  • Ren energi fra havet
  • Havet, miljøet og samfunnet

 

Under toktet skal forskerne bilder av og filme havbunnen, og toktleder Ludvigsen håper også på å kunne hente opp tre-fire hundre kilo med mineraler til videre analyser og testing.

Konsekvenser for havbunnens økosystem

Hvilke konsekvenser en mineralutvinning på havbunnen vil ha på økosystemet i havdypet, er ennå ikke klart. Derfor er dette aspektet en svært viktig del av forskningen. I Deep Sea Mining-prosjektet har NTNU koblet på etikkforskere for å ivareta etiske vurderinger av denne potensielt nye næringen til havs.