«По сути, вся неопределенность, связанная с изменением климата и атмосферой, связана с частицами и облачными каплями», – сказал Нил Донахью, профессор химии Университета Томаса Лорда и профессор кафедры химической инженерии, инженерии и государственной политики. Лаборатория Донахью была давним участником эксперимента CERN CLOUD, международного сотрудничества ученых, которые используют специальную камеру в CERN в Швейцарии, чтобы исправить эту неопределенность, изучая, как космические лучи влияют на формирование частиц и облаков в атмосфере. Камера позволяет исследователям точно смешивать парообразные соединения и наблюдать, как частицы образуются и растут из них.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science, коллаборация CLOUD, в частности, изучила, как пары, содержащие йод, влияют на этот процесс зародышеобразования. По словам Донахью, по причинам, которые еще не до конца понятны, в последние годы в атмосфере увеличиваются концентрации йодсодержащих парообразных соединений.
«Это представляет собой новый путь образования частиц, который, в свою очередь, определяет свойства облаков в морской атмосфере», – сказал Донахью.
Основываясь на предыдущих исследованиях, проведенных его лабораторией по открытию нового быстрого механизма образования атмосферных частиц из паров азотной кислоты и аммиака, Донахью и его команда помогли коллаборации CLOUD обнаружить, что скорость нуклеации частиц йодной кислоты очень высока.
Это означает, что увеличение концентрации йодсодержащих паров в атмосфере может привести к значительному увеличению количества частиц, образующих облака.
В частности, Донахью и его сотрудники, включая нынешнего доктора философии.D. Кандидаты Минги Ван и Виктория Хофбауэр, выпускница Цин Е и бывший научный сотрудник Дексиан Чен, внесли свой вклад в использование современного масс-спектрометра с химической ионизацией, который может измерять количество и состав чрезвычайно мелких частиц размером менее 10 нанометров. просто следуя их формированию.
«Измерения CMU показали, что вновь образованные частицы состоят в основном из йодной кислоты, подтверждая, что эта критическая молекула не только присутствует в виде пара во время формирования частиц, но и определенно способствует их росту», – сказал Донахью.
Хотя формирование облаков может показаться относительно благоприятным исходом, облака играют важную роль в регулировании температуры Земли, поскольку обладают высокой отражающей способностью. Большая часть солнечной энергии отражается облаками обратно в космос, не давая Земле стать слишком горячей. Однако эта отражательная способность может работать в обоих направлениях, что является особой проблемой на полюсах Земли. Как правило, белые снежные и ледяные поверхности отражают много солнечного света обратно в космос, сохраняя таким образом поверхность прохладной.
Однако повышенное образование облаков в этих регионах может означать, что свет, отраженный от поверхности, может отражаться обратно на лед и снег облачным покровом.
«Арктика – особенно уязвимый регион с вдвое большей скоростью потепления и огромными последствиями таяния как морского льда, так и ледяного покрова», – сказал Донахью. Он и его лаборатория уже планируют будущие исследования сложных обратных связей между йодной кислотой и соединениями серы и их влияния на полярную атмосферу и изменение климата.
«У нас есть гораздо больше, что нужно узнать в этой области, особенно в отношении взаимодействия соединений и частиц йода, а также окисления диметилсульфида и образования его частиц», – сказал Донахью.