giovedì 22 maggio 2014

Esperimento del CERN getta una nuova luce sulla nascita delle nuvole


In un documento di accesso aperto pubblicato sulla rivista Science, l'esperimento CLOUD del CERN ha dimostrato che i vapori biogeni emessi dagli alberi e ossidati in atmosfera hanno un impatto significativo sulla formazione delle nubi, contribuendo così a raffreddare il pianeta. Questi aerosol biogeni sono ciò che dà alle foreste viste da lontano la loro caratteristica foschia blu. Lo studio CLOUD mostra che i vapori biogeni ossidati legano con acido solforico per formare particelle embrionali che possono poi crescere per diventare i semi su cui le goccioline di nubi si possono formare. 

Questo risultato segue le misurazioni precedenti di CLOUD che hanno dimostrato che l'acido solforico da solo non potrebbe formare nuove particelle nell'atmosfera come era stato precedentemente ipotizzato. Le goccioline di nubi si formano sulle particelle di aerosol che possono essere emesse sia direttamente, come spruzzi del mare evaporato, oppure formarsi attraverso un processo noto come nucleazione, in cui traccia i vapori atmosferici che si raggruppano per formare nuove particelle che possono crescere fino a diventare semi di nuvole. Circa la metà di tutti i semi di nube si pensa che provengono dalle particelle nucleate, ma il processo di nucleazione è poco conosciuto. 

La camera CLOUD ha ottenuto molto più basse concentrazioni di contaminanti rispetto ad esperimenti precedenti, permettendo la nucleazione da misurare in laboratorio, in condizioni atmosferiche controllate. L'esperimento ha diversi aspetti unici, tra cui la capacità di controllare l'intensità del fascio dei "raggi cosmici" dal CERN PS, la capacità di sopprimere completamente gli ioni mediante una forte compensazione del campo elettrico, la regolazione precisa del "sole" da una fibra UV ottica del sistema, e il funzionamento altamente stabile a qualsiasi temperatura nell'atmosfera. 

L'acido solforico si pensa svolgere un ruolo chiave, ma esperimenti CLOUD precedenti hanno dimostrato che, da solo, l'acido solforico ha un effetto molto più piccolo di quanto assunto. L'acido solforico nell'atmosfera proviene dal biossido di zolfo, per i quali i combustibili fossili sono la fonte principale. Il nuovo risultato mostra che i vapori biogeni ossidati derivati ​​dall'alfa-pinene emessa dagli alberi formano rapidamente nuove particelle con acido solforico. Gli ioni prodotti nell'atmosfera dai raggi cosmici si trovano a migliorare significativamente il tasso di formazione di queste particelle, ma solo quando le concentrazioni di acido solforico e vapori organici ossidati sono relativamente bassi. 

La carta CLOUD  (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets) comprende studi di modellizzazione globali che mostrano come questo nuovo processo è in grado di spiegare le variazioni stagionali osservate nelle particelle di aerosol atmosferici, derivanti da maggiori emissioni globali degli alberi in estate nell'emisfero nord. "Il motivo per cui ci è voluto tanto tempo per capire i vapori responsabili della nuova formazione di particelle nell'atmosfera è che sono presenti in quantità minime vicino a una molecola ogni mille miliardi di molecole d'aria", spiega Jasper Kirkby

"Raggiungere questo livello di pulizia e di controllo in un esperimento di laboratorio è al limite della tecnologia attuale, e il know-how del CERN è stato fondamentale per CLOUD essere il primo esperimento per realizzare questo spettacolo". I vapori biogeni uniscono un'altra classe di vapori traccia, nota come ammine, che sono stati precedentemente dimostrati da CLOUD a raggrupparsi con acido solforico per produrre nuove particelle di aerosol nell'atmosfera. Le ammine, tuttavia, si trovano solo vicino alle loro fonti primarie come la zootecnia, considerando che l'alfa-pinene è onnipresente su massa. 

Questo ultimo risultato ottenuto da CLOUD potrebbe quindi spiegare una grande frazione della nascita di semi di nuvole nella bassa atmosfera in tutto il mondo. Ciò dimostra che gli aerosol di acido solforico effettivamente hanno una significativa influenza sulla formazione di nubi, ma hanno bisogno dell'aiuto degli alberi. La scoperta fatta con CLOUD è stata poi testata grazie allo sviluppo di modelli teorici. Si tratta di un modello teorico che simula la formazione delle particelle nell'atmosfera, così come il loro comportamento. L'abstract dello studio è disponibile all'indirizzo http://bit.ly/1nuIBJS


Fonte: CERN

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