Czy Ziemia ma problem z gromadzeniem się pyłu?
Szacunki różnią się co do tego, ile kosmicznego pyłu i meteorytów dostaje się do ziemskiej atmosfery każdego dnia, ale wahają się od 5 do 300 ton metrycznych, z oszacowaniami dokonanymi na podstawie danych satelitarnych i ekstrapolacji spadków meteorytów. Rzecz w tym, że tak naprawdę nikt nie wie na pewno i jak dotąd nie było żadnych rzeczywistych skoordynowanych wysiłków, aby się tego dowiedzieć. Ale nowa propozycja projektu o nazwie Pył kosmiczny w atmosferze lądowej (CODITA) dostarczy dokładniejszych szacunków, ile materiału uderza w Ziemię, a także jak może wpływać na atmosferę.
„Mamy zagadkę - szacunkowe ilości pyłu są różne o sto razy”, powiedział John Plane z University of Leeds w Wielkiej Brytanii. „Celem CODITA jest rozwiązanie tej ogromnej rozbieżności”.
Chociaż uważamy przestrzeń za pustą, gdyby cały materiał między Słońcem a Jowiszem został ściśnięty razem, utworzyłby księżyc o średnicy 25 km.
Więc ile z tych rzeczy - resztek powstających z formowania się planet, gruzu z komet i zderzeń asteroid itp. - napotyka Ziemię? Obserwacje satelitarne sugerują, że 100–300 ton kosmicznego pyłu dostaje się do atmosfery każdego dnia. Liczba ta wynika z szybkości akumulacji w polarnych rdzeniach lodowych i głębinowych osadów rzadkich pierwiastków związanych z pyłem kosmicznym, takich jak iryd i osm.
Ale inne pomiary - w tym obserwacje radarowe meteorologiczne, obserwacje laserowe i pomiary dokonywane przez samoloty na dużych wysokościach - wskazują, że wkład może wynosić zaledwie 5 ton metrycznych dziennie.
Znajomość różnicy może mieć duży wpływ na nasze rozumienie takich rzeczy, jak zmiany klimatu i chmury noktucentowe, a także ozon i chemia oceanów.
„Jeśli wkład pyłu wynosi około 200 ton dziennie, wówczas cząsteczki są transportowane w środkowej atmosferze znacznie szybciej, niż się powszechnie uważa” - powiedział Plane. „Jeśli liczba 5 ton jest prawidłowa, będziemy musieli znacznie zweryfikować nasze rozumienie tego, jak pył ewoluuje w Układzie Słonecznym i jest transportowany z atmosfery środkowej na powierzchnię.”
Kiedy cząsteczki pyłu zbliżają się do Ziemi, wchodzą do atmosfery z bardzo dużymi prędkościami, od 38 000 do 248 000 km / h, w zależności od tego, czy krążą w tym samym kierunku, czy w przeciwnym kierunku do ruchu Ziemi wokół Słońca. Cząsteczki bardzo szybko się nagrzewają w wyniku zderzeń z cząsteczkami powietrza, osiągając temperatury znacznie przekraczające 1600 stopni Celsjusza. Cząstki o średnicach większych niż około 2 milimetry wytwarzają widoczne „spadające gwiazdy”, ale szacuje się, że większość masy cząstek pyłu wchodzących do atmosfery jest znacznie mniejsza niż ta, dlatego można je wykryć tylko za pomocą specjalistycznych radarów meteorowych.
Metale wstrzykiwane do atmosfery z odparowujących cząstek pyłu biorą udział w różnorodnych zjawiskach związanych ze zmianami klimatu.
„Pył kosmiczny wiąże się z tworzeniem się chmur„ noctilucent ”- najwyższych chmur w atmosferze ziemskiej. Cząsteczki pyłu zapewniają powierzchnię do tworzenia się kryształków lodu w chmurze. Chmury te rozwijają się latem w regionach polarnych i wydają się być wskaźnikiem zmian klimatu - powiedział Plane. „Metale z pyłu wpływają również na chemię ozonu w stratosferze. Ilość obecnego pyłu będzie ważna dla wszelkich inicjatyw geoinżynieryjnych w celu zwiększenia aerozolu siarczanowego w celu zrównoważenia globalnego ocieplenia. Kosmiczny pył również zapładnia ocean żelazem, które ma potencjalne sprzężenie zwrotne z klimatem, ponieważ fitoplankton morski emituje gazy związane z klimatem. ”
Zespół CODITA wykorzysta również zaplecze laboratoryjne do rozwiązania niektórych najmniej zrozumiałych aspektów tego problemu
„W laboratorium przyjrzymy się naturze parowania kosmicznego pyłu, a także tworzeniu się meteorytowych cząstek dymu, które odgrywają rolę w zarodkowaniu lodu i zamrażaniu polarnych chmur stratosferycznych” - powiedział Plane. „Wyniki zostaną włączone do modelu chemiczno-klimatycznego całej atmosfery. Umożliwi to po raz pierwszy konsekwentne modelowanie skutków pyłu kosmicznego z zewnętrznego Układu Słonecznego na powierzchnię Ziemi ”.
CODITA otrzymała dotację w wysokości 2,5 mln EUR od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych w celu zbadania ilości pyłu w ciągu najbliższych 5 lat. Międzynarodowy zespół, kierowany przez Plane, składa się z ponad 20 naukowców w Wielkiej Brytanii, Stanach Zjednoczonych i Niemczech. Samolot przedstawił informacje o projekcie na spotkaniu National Astronomy w Wielkiej Brytanii w tym tygodniu.
Źródło: Jodrell Bank Center for Astrophysics
