Nanocząsteczki w stratosferze. Niewielkie rozmiary, ogromny wpływ na chemię atmosfery
Naukowcy z NASA oraz Narodowej Agencji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA) wykorzystali jeden z samolotów badawczych NASA do prowadzenia badań na dużych wysokościach, których celem było scharakteryzowanie populacji drobnych cząstek w dolnej stratosferze Ziemi. Jak wynika z przeprowadzonych analiz, pomimo swoich niewielkich rozmiarów cząstki te wydają się odgrywać niezwykle istotną rolę w chemii atmosferycznej.
Wyniki badań, opublikowane 23 kwietnia w czasopiśmie „Science”, pochodzą z pomiarów zebranych podczas misji NOAA „2023 Stratospheric Aerosol Processes, Budget, and Radiative Effects”, realizowanej na pokładzie samolotu NASA WB-57. Instrumenty zainstalowane na pokładzie tego wysokogórskiego statku powietrznego pobierały próbki powietrza na wysokości do 12 mil (19 kilometrów) nad powierzchnią Ziemi, aby określić rozmiar oraz skład cząstek zbyt małych, by większość instrumentów satelitarnych i balonowych mogła je w pełni przeanalizować.
Nanoskopowe cząsteczki odgrywają kluczową rolę w chemii atmosferycznej
Badanie wykazało, że cząsteczki o średnicy 6 milionowych cala (150 nanometrów) lub mniejsze stanowią większość całkowitej powierzchni aerozoli w dolnej stratosferze. Dla porównania, potrzeba około 500 takich cząsteczek, aby pokryć szerokość ludzkiego włosa. Te nanoskopowe cząsteczki odgrywają kluczową rolę w chemii atmosferycznej, ponieważ wiele reakcji chemicznych wpływających na związki takie jak ozon zachodzi właśnie na ich powierzchni.
Naukowcy ustalili, że drobne cząsteczki pochodzą głównie z dwóch źródeł. Pierwszym są emisje węglowe z roślinności i oceanów, które są transportowane z obszarów przy powierzchni Ziemi do stratosfery w wyniku procesów transportu atmosferycznego. Drugim źródłem są cząsteczki siarkowe, powstające na materiałach pochodzących z meteorów wchodzących do atmosfery z przestrzeni kosmicznej. Jak podkreślają badacze, w niektórych regionach powierzchnie tych drobnych cząsteczek stanowią niemal 90% całkowitej powierzchni dostępnej dla reakcji chemicznych. Biorąc pod uwagę, że większe cząsteczki mają znacznie większą powierzchnię pojedynczą, oznacza to, że liczbowy udział tych najmniejszych cząstek musi być znacznie wyższy niż 90%.
Dotychczasowe modele chemii atmosferycznej nie uwzględniały w pełni ogromnego wpływu tych cząsteczek na reakcje zachodzące w atmosferze, głównie ze względu na trudności związane z ich dokładną charakterystyką. Naukowcy podkreślają, że udoskonalenie modeli tak, aby prawidłowo odwzorowywały obecność i rolę nanocząsteczek, będzie miało kluczowe znaczenie dla uzyskania pełniejszego i bardziej precyzyjnego zrozumienia funkcjonowania atmosfery ziemskiej.
Źródło: NASA
Czytaj też: Polscy naukowcy współtworzą 4D atlas genomu człowieka
Grafika tytułowa: NASA / Unsplash
