Научный эксперимент раскрыл процесс образования новых частиц в атмосфере, способных влиять на климат Земли
Биогенные пары образуют новые частицы NPF (New Particle Formation) в атмосфере, способные влиять на глобальный климат. Международная группа ученых рассмотрела процесс зарождения NPF в атмосфере, а в ходе эксперимента отследила на молекулярном уровне, как именно происходит образование частиц в присутствии химических паров, исходящих от биосферы Земли.
Результат научной работы опубликован в журнале Science Advances. Изменение климата и проблемы качества воздуха имеют глобальное значение как для человечества, так и для окружающей среды. Образование новых частиц, называемых учеными NPF, является ключевым процессом, определяющим количество аэрозолей в атмосфере. Они являются источником более половины ядер конденсации облаков, что влияет на свойства облаков и энергетический баланс Земли.
Большая часть пограничного слоя атмосферы получает сильные выбросы биогенных летучих органических соединений от растительности. Эти соединения взаимодействуют с атмосферными окислителями, что приводит к быстрому образованию кислородсодержащих паров с низкой летучестью. Небольшая часть достигает пересыщения, что стимулирует образование NPF. При этом частицы могут вырасти до достаточно больших размеров, чтобы прямо или косвенно влиять на радиационный баланс атмосферы, действуя как ядра конденсации облаков.
Международная группа ученых рассмотрела процесс образования новых частиц на молекулярном уровне. Новый подход позволил определить точную роль разных химических составляющих и учесть степень их влияния, чего не достигалось ранее.
«Интереснейший проект CLOUD начался еще в 2009 году в Европейском центре ядерных исследований ЦЕРН (Женева, Швейцария). Одним из инициаторов этого международного проекта выступила наша российская группа. За прошедшие годы мы воплотили в жизнь большой ряд экспериментов, который дал ответ на многие вопросы нашего проекта: чем вызваны текущие активные атмосферные процессы, влияющие на глобальное изменение климата, какова роль химических специй от продуктов жизнедеятельности и каков вклад заряженных частиц ионов, которыми наша атмосфера все время ионизируется за счет потока космических лучей. На все эти вопросы мы впервые дали точные ответы», — рассказал Владимир Махмутов, заведующий лабораторией физики Солнца и космических лучей Физического института имени П. Н. Лебедева РАН, доктор физико-математических наук, доцент кафедры общей физики МФТИ.
Биогенные органические выбросы в пограничных слоях атмосферы представляют собой в основном изопреноиды, которые варьируются в зависимости от типа растительности. Среди них сесквитерпены (С15Н24 и другие) представляют собой высокореактивный класс, и их в основном выделяют сосны и цитрусовые деревья, а также сельскохозяйственные растения. Таким образом, тропические леса, особенно Амазонки, являются крупнейшими источниками, а значит, потенциально увеличивают образование NPF.
Скорость роста в зависимости от концентрации пара и диаметра частиц / © Пресс-служба МФТИ
Вновь образованные частицы состоят из углеводородов — монотерпенов, изопренов и сесквитерпенов. И если первые два соединения достаточно изучены, то сесквитерпенам уделяется мало внимания, несмотря на их потенциально важную роль из-за их высокой молекулярной массы. С помощью экспериментов, проведенных в камере CLOUD при атмосферных условиях, ученые обнаружили, что именно сесквитерпены играют активную роль в образовании паров со сверхнизкой летучестью, которые, в свою очередь, является высокоэффективными образователями NPF и количественно определяют их эффективность. Добавление всего два процента сесквитерпена увеличивает выход этих паров и удваивает скорость образования. Таким образом, выбросы сесквитерпенов необходимо включать в оценку глобальных концентраций аэрозолей, где NPF, как ожидается, будут основным источником ядер конденсации облаков.
Выбросы сесквитерпенов деревьями и кустарниками увеличиваются в зависимости от окислительного и термического стресса, а недавнее исследование показало, что почвенные микроорганизмы также выделяют сесквитерпены с той же скоростью, что и крона. В глобальном масштабе выбросы сесквитерпенов (24 Тг С/год) существенно ниже монотерпенов — 91 — и изопрена — 465, но они имеют более высокий выход низколетучих продуктов окисления.
Влияние атмосферных условий на скорость образования частиц, влияние ионов, вызванных космическим излучением, в образовании NPF. Выявлен рост концентрации под влиянием ионов, показанный в эксперименте. (A) Прогоны смеси при температуре = 5° C и относительной влажности = 40%. Скорость образования частиц в зависимости от концентрации соединений со сверхнизкой летучестью, без NO, показана черным цветом и окрашена в зависимости от концентрации NO (цветная полоса). (B) Прогоны смеси, относительная влажность = 40% и ~10–20 частей, скорость образования частиц (J1,7), функция OOM, показывающая влияние температуры. (C) Прогоны смеси при относительной влажности = 40% и ~10–20 pptv NO, скорость образования частиц размером 1,7 нм (J1,7), функция увеличения концентрации ионов, показывающая их значение / © Пресс-служба МФТИ
«Результаты экспериментов наглядно доказали высокую роль сесквитерпенов в образовании новых частиц, чего ранее практически не учитывали. Почему NPF так важны? Молекулы вновь образующихся частиц являются зародышами облаков, центров конденсации, и если они не испаряются в атмосфере, то в конечном итоге образуют систему облаков, которые влияют на радиационный баланс энергии, приходящей от Солнца к Земле, и наоборот. Таким образом можно оценить вклад антропогенной и биогенной деятельности в эти процессы, уже сейчас вызвавшие глобальное изменение климата», — подытожил Владимир Махмутов.
Учитывая увеличение выбросов сесквитерпенов из-за экологического стресса, которому подвергаются растения в связи с продолжающимся глобальным повышением температуры, понимание вклада сесквитерпенов в NPF и рост в атмосфере облаков очень важно для построения глобальных климатических моделей.
Telegram 
Дзен 
VK Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Десятого мая 1940 года вермахт пришел в движение. Через 42 суток англо-французские армии были разгромлены, а Франция капитулировала. Как это произошло, ведь союзники имели больше солдат, танков и пушек, чем немцы? В СССР причиной посчитали нежелание французов воевать, немцы же, говорили советские военные, не внесли в стратегию ничего нового. Реальность была строго обратной: разгром Франции был новым словом в войне, и такой же сценарий Гитлер применил против СССР через год. Что именно произошло и отчего советское руководство не смогло осознать случившееся?
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Метеорный поток Эта-Аквариды достигнет своего максимума в ночь с 5 на 6 мая. Его частицы — осколки самой знаменитой кометы в истории, которая появляется над Землей раз в 76 лет. Ученый Пермского Политеха рассказал, как этот звездопад связан с кометой Галлея, почему у него есть «брат-близнец» и где лучше всего за ним наблюдать.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно