Nghiên cứu của CERN tiết lộ phân tử hữu cơ từ cây vượt trội ở đám mây gieo hạt

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Chuyên gia về đám mây: Lubna Dada và các đồng nghiệp đã phát hiện ra rằng sesquiterpene có tiềm năng đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành đám mây. (Được phép: Viện Paul Scherrer/Markus Fischer)

Một nhóm các hợp chất hữu cơ do cây tiết ra có thể đóng vai trò lớn hơn nhiều trong việc hình thành mây so với suy nghĩ trước đây. Đó là kết luận của Lubna Dada tại Viện Paul Scherrer của Thụy Sĩ và một nhóm quốc tế, họ nói rằng những hiểu biết sâu sắc của họ có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc dự đoán tương lai của khí hậu Trái đất.

Khi cây bị căng thẳng, chúng giải phóng các phân tử hữu cơ phản ứng với các gốc ozone, nitrat và các hợp chất khác trong khí quyển. Những phản ứng này tạo ra các hạt rắn nhỏ gọi là hợp chất hữu cơ có độ bay hơi cực thấp (ULVOC).

Trong một số trường hợp, ULVOC có thể phát triển đủ lớn để các giọt nước ngưng tụ trên bề mặt của chúng, khuyến khích hình thành đám mây. Các đám mây có tác động đáng kể đến khí hậu Trái đất – nhiều trong số đó chưa được hiểu rõ. Vì vậy, không thể bỏ qua việc hiểu rõ ảnh hưởng của ULVOC trong các mô hình khí hậu toàn cầu.

Các phân tử quan trọng nhất liên quan đến sự hình thành ULVOC có ba loại hydrocarbon gọi là isoprene, monoterpene và sesquiterpene. Để làm phức tạp thêm vấn đề, các nhà khoa học tin rằng biến đổi khí hậu hiện đang làm thay đổi lượng khí thải của chúng vào khí quyển.

Tăng sự tập trung

Dada giải thích: “Nồng độ terpen ngày càng tăng vì thực vật giải phóng nhiều terpen hơn khi chúng gặp căng thẳng – ví dụ như khi nhiệt độ tăng và điều kiện thời tiết khắc nghiệt và thảm thực vật thường xuyên phải hứng chịu hạn hán hơn”.

Thông qua nghiên cứu trước đây, các nhà khoa học khí hậu hiện đã hiểu rõ về mức độ ngày càng tăng của isoprene và monoterpene đang ảnh hưởng đến sự hình thành đám mây toàn cầu – giúp họ đưa ra những dự đoán tốt hơn về tương lai của khí hậu Trái đất.

Cho đến nay, vai trò của sesquiterpenes đã được chứng minh là khó xác định hơn nhiều. Dada nói: “Điều này là do chúng khá khó đo lường. “Thứ nhất là vì chúng phản ứng rất nhanh với ozone và thứ hai là vì chúng xảy ra ít thường xuyên hơn các chất khác.”

Mặc dù lượng phát thải thấp hơn nhưng các phân tử này có nhiều khả năng tạo thành các hạt lớn cần thiết cho sự hình thành đám mây hơn isoprene và monoterpene. Cuối cùng, điều này có nghĩa là sự hiểu biết sâu sắc hơn về vai trò hình thành đám mây của sesquiterpene sẽ rất quan trọng để cải thiện các mô hình khí hậu Trái đất của chúng ta.

Nhiều mây ở CERN

Trong nghiên cứu của họ, nhóm của Dada đã khám phá khả năng của sesquiterpene để hình thành ULVOC bằng cách sử dụng Vũ trụ để lại những giọt nước ngoài trời (CLOUD) tại CERN ở Geneva. Ở đó, các nhà nghiên cứu có thể mô phỏng các điều kiện khí quyển khác nhau có liên quan đến sự hình thành đám mây.

“Ở độ cao gần 30 m³, buồng khí hậu kín này là loại buồng khí hậu tinh khiết nhất trên toàn thế giới. Nó tinh khiết đến mức cho phép chúng tôi nghiên cứu sesquiterpenes ngay cả ở nồng độ thấp được ghi nhận trong khí quyển”, Dada giải thích.

Bắt đầu với hỗn hợp chỉ có isoprene và monoterpene, nhóm nghiên cứu đã đo tốc độ hình thành đám mây thay đổi như thế nào bên trong buồng khi nồng độ sesquiterpene tăng lên. Hiệu quả ngay lập tức. Ngay cả khi sesquiterpene chỉ chiếm 2% hỗn hợp bên trong buồng CLOUD, hiệu suất ULVOC tăng lên của nó đã tăng gấp đôi tốc độ hình thành đám mây.

Sol khí nhựa trong khí quyển có thể ảnh hưởng đến khí hậu

Như Dada giải thích, “Điều này có thể được giải thích bởi thực tế là một phân tử sesquiterpene bao gồm 15 nguyên tử carbon, trong khi monoterpen chỉ bao gồm XNUMX và isopren chỉ có XNUMX”. Với trọng lượng phân tử cao hơn, sesquiterpene ít bay hơi hơn nhiều so với hai phân tử còn lại, cho phép nó kết hợp dễ dàng hơn thành các hạt rắn.

Kết quả cho thấy ảnh hưởng tạo mây của sesquiterpene phải được đưa vào các mô hình khí hậu toàn cầu trong tương lai. Dada và các đồng nghiệp hy vọng rằng nghiên cứu của họ sẽ cho phép các nhà khoa học khí hậu đưa ra những dự đoán tốt hơn về sự hình thành đám mây và tác động của nó đến bầu khí quyển Trái đất sẽ thay đổi như thế nào khi hành tinh tiếp tục nóng lên.

Dựa trên các kỹ thuật của họ, các nhà nghiên cứu giờ đây sẽ hướng tới việc đạt được một bức tranh rộng hơn về việc khí hậu đã bị ảnh hưởng như thế nào bởi sự phát thải của các hợp chất nhân tạo khác. “Tiếp theo, chúng tôi và các đối tác CLOUD của mình muốn điều tra chính xác những gì đã xảy ra trong quá trình công nghiệp hóa,” thành viên nhóm giải thích. Imad El Haddad. “Vào thời điểm này, bầu không khí tự nhiên ngày càng trở nên hỗn tạp với các loại khí do con người tạo ra như sulfur dioxide, amoniac và các hợp chất hữu cơ khác do con người tạo ra.”

Nghiên cứu được mô tả trong Những tiến bộ khoa học.