Molekul organik dari pohon unggul dalam penyemaian awan, ungkap studi CERN – Dunia Fisika

Molekul organik dari pohon unggul dalam penyemaian awan, ungkap studi CERN – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 5 Oktober 2023 11:20

Lubna Dada
Pakar awan: Lubna Dada dan rekannya menemukan bahwa seskuiterpen berpotensi memainkan peran penting dalam pembentukan awan. (Atas izin: Institut Paul Scherrer/Markus Fischer)

Sekelompok senyawa organik yang dilepaskan oleh pepohonan mungkin memainkan peran yang jauh lebih besar dalam pembentukan awan daripada yang diperkirakan sebelumnya. Itu adalah kesimpulan dari Lubna Dada di Institut Paul Scherrer di Swiss dan tim internasional, yang mengatakan bahwa wawasan mereka dapat memainkan peran penting dalam memprediksi masa depan iklim bumi.

Ketika pohon mengalami stres, mereka melepaskan molekul organik yang bereaksi dengan ozon, radikal nitrat, dan senyawa lain di atmosfer. Reaksi ini menghasilkan partikel padat kecil yang disebut senyawa organik dengan volatilitas sangat rendah (ULVOCs).

Dalam beberapa kasus, ULVOC dapat tumbuh cukup besar sehingga tetesan air mengembun di permukaannya sehingga mendorong pembentukan awan. Awan mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap iklim bumi – banyak diantaranya yang masih kurang dipahami. Oleh karena itu, memahami pengaruh ULVOC tidak dapat diabaikan dalam model iklim global.

Molekul terpenting yang terlibat dalam pembentukan ULVOC ada dalam tiga jenis hidrokarbon yang disebut isoprena, monoterpen, dan seskuiterpen. Yang lebih rumit lagi, para ilmuwan percaya bahwa perubahan iklim kini mengubah emisi gas rumah kaca ke atmosfer.

Meningkatkan konsentrasi

“Konsentrasi terpen meningkat karena tanaman melepaskan lebih banyak terpen ketika mengalami stres – misalnya ketika terjadi peningkatan suhu dan kondisi cuaca ekstrem serta vegetasi lebih sering terkena kekeringan,” jelas Dada.

Melalui penelitian sebelumnya, para ilmuwan iklim kini memiliki pemahaman yang kuat tentang bagaimana peningkatan kadar isoprena dan monoterpen mempengaruhi pembentukan awan global – membantu mereka membuat prediksi yang lebih baik tentang masa depan iklim bumi.

Sejauh ini, peran seskuiterpen terbukti jauh lebih sulit untuk dijabarkan. “Ini karena cukup sulit diukur,” kata Dada. “Pertama karena zat ini bereaksi sangat cepat dengan ozon, dan kedua karena zat ini lebih jarang muncul dibandingkan zat lain.”

Meskipun emisinya lebih rendah, molekul-molekul ini lebih mungkin membentuk partikel besar yang diperlukan untuk pembentukan awan dibandingkan isoprena dan monoterpen. Pada akhirnya, ini berarti bahwa pemahaman yang lebih mendalam tentang peran seskuiterpen dalam pembentukan awan akan sangat penting untuk meningkatkan model iklim bumi.

Berawan di CERN

Dalam studinya, tim Dada mengeksplorasi kemampuan seskuiterpen untuk membentuk ULVOC menggunakan Kosmik Meninggalkan Tetesan Luar Ruangan (CLOUD) ruang di CERN di Jenewa. Di sana, para peneliti dapat mensimulasikan berbagai kondisi atmosfer yang terlibat dalam pembentukan awan.

“Hampir 30 m3, ruang iklim tertutup ini adalah yang paling murni di seluruh dunia. Ini sangat murni sehingga memungkinkan kita mempelajari seskuiterpen bahkan pada konsentrasi rendah yang tercatat di atmosfer,” jelas Dada.

Dimulai dengan campuran isoprena dan monoterpen saja, tim mengukur bagaimana laju pembentukan awan berubah di dalam ruangan seiring dengan peningkatan konsentrasi seskuiterpen. Efeknya langsung terasa. Bahkan ketika seskuiterpen hanya terdiri dari 2% campuran di dalam ruang CLOUD, peningkatan hasil ULVOC telah menggandakan laju pembentukan awan.

Seperti yang dijelaskan Dada, “Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa molekul seskuiterpen terdiri dari 15 atom karbon, sedangkan monoterpen hanya terdiri dari sepuluh dan isoprena hanya lima.” Dengan berat molekulnya yang lebih tinggi, seskuiterpen jauh lebih mudah menguap dibandingkan dua molekul lainnya, sehingga memungkinkannya untuk lebih mudah menyatu menjadi partikel padat.

Hasilnya menunjukkan bahwa pengaruh seskuiterpen dalam pembentukan awan harus dimasukkan dalam model iklim global di masa depan. Dada dan rekannya berharap penelitian mereka akan memungkinkan para ilmuwan iklim membuat prediksi yang lebih baik tentang bagaimana pembentukan awan dan dampaknya terhadap atmosfer bumi akan berubah seiring dengan terus memanasnya planet ini.

Berdasarkan teknik yang mereka gunakan, para peneliti kini bertujuan untuk mendapatkan gambaran yang lebih luas tentang bagaimana iklim telah terkena dampak emisi senyawa buatan manusia lainnya. “Selanjutnya, kami dan mitra CLOUD kami ingin menyelidiki apa yang sebenarnya terjadi selama industrialisasi,” jelas anggota tim, Imad El Haddad. “Saat ini, atmosfer alam semakin bercampur dengan gas antropogenik seperti sulfur dioksida, amonia, dan senyawa organik antropogenik lainnya.”

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Kemajuan ilmu pengetahuan.

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika