Rydning af polarluften på kosmisk støv

Ved at udvikle flere innovative eksperimentelle systemer, EU-finansierede forskere har nu en bedre indikation af, hvor meget kosmisk støv, der kommer ind i Jordens atmosfære, og hvilken indflydelse det har.

Vores solsystem er et støvfyldt sted. Når kometer rejser rundt i deres baner og nær solen begynder de at fordampe, efterlader et spor af kosmisk støv i deres kølvand. Disse støvpartikler kommer derefter ind i Jordens atmosfære med en meget høj hastighed – hvor som helst i intervallet 40.000 til 260.000 km/t – hvor de kolliderer med luftmolekyler. Denne kollision forårsager derefter flashopvarmning og en efterfølgende smeltning og fordampning af partiklerne.

'Nogle gange er dette støv synligt som meteorer, hvilket er tilfældet med støvpartikler større end 2 mm, siger CODITA-projektleder John Plane. 'Men det meste af støvmassen, der kommer ind i atmosfæren, er så lille, at den kun kan observeres ved hjælp af specialiserede meteorradarer.' Mere så, Fly siger, at selvom vi ved, at støvet er der, der er ringe indikation af, hvor meget kosmisk støv, der kommer ind i Jordens atmosfære – skønsrækken er mellem 3 og 300 tons om dagen – og hvilken indflydelse det har.

At rense luften

CODITA-projektet arbejder på at rense luften om dette spørgsmål. For at opnå dette, projektet lancerede to vellykkede eksperimentelle systemer til at studere kemien af ​​de metalliske molekyler og ioner produceret fra fordampende meteorer. Ifølge Plane, det første system detekterede de metalliske molekyler ved hjælp af en flowrørreaktor, koblet til et time-of-flight massespektrometer. Systemet bruger pulseret laserstråling til blødt at ionisere de metalliske molekyler. 'For første gang var vi i stand til at studere reaktionerne af sådanne metalliske arter som metaloxider og -hydroxider, som har vist sig uopdagelige ved andre metoder, siger Plane.

Det andet eksperiment brugte også et flowrør, denne gang med en plasmakilde og koblet til et quadrupol massespektrometer. 'Med dette system kan vi studere den dissociative rekombination af metalholdige ioner med elektroner, som er hovedvejen til neutralisering af ioner fundet i den øvre atmosfære, « tilføjer Plane.

En polar støvbeholder

Disse eksperimenter – kombineret med en astronomisk model af støvudvikling i solsystemet og højtydende radarmålinger – viser, at omkring 40 tons kosmisk støv kommer ind i Jordens atmosfære på daglig basis.

Men hvad så? Jo da, vores atmosfære kan se ud som om den trænger til en god aftørring, men hvad er effekten? Ifølge CODITA-projektet, ret meget:'De metaller, der sprøjtes ind i atmosfæren fra fordampende støvpartikler, er den direkte eller indirekte årsag til en række fænomener, siger Plane.

For eksempel, metallerne kondenserer til meget fint støv kendt som meteorisk røg, som spiller en rolle i dannelsen af ​​natlysende skyer. Disse isskyer forekommer i polarområderne i en højde af 82 km i sommermånederne. 'Skyerne dukkede op første gang i 1886, og deres stigende forekomst ser ud til at være et signal om klimaændringer i mellematmosfæren, hvor vanddamp stiger og temperaturer falder på grund af øgede niveauer af drivhusgasser – det modsatte af den lavere atmosfære, siger Plane. 'Meteorisk røg påvirker også polære stratosfæriske skyer, der forårsager nedbrydning af ozonlaget, og aflejringen af ​​kosmisk jern i det sydlige ocean giver et kritisk næringsstof til plankton, som trækker kuldioxid ned fra atmosfæren.'

Nu, takket være arbejdet udført af CODITA-projektet, det er muligt at modellere virkningerne af kosmisk støv på en konsistent basis og fra det ydre solsystem hele vejen til Jordens overflade. Men projektets omfang er ikke begrænset til Jorden. For yderligere at forstå virkningerne af kosmisk støv på en planets atmosfære, projektet udforsker også virkningerne af meteorisk røg i andre solsystemlegemer, inklusive højtemperaturkemi på Venus, dannelsen af ​​nattelysende skyer på Mars, og produktion af benzen på Titan.