Аэрозоль представляет собой взвешенные в воздухе мельчайшие капли или твёрдые частицы. Учёные давно знают, что такие дисперсные системы могут воздействовать на температурный режим планеты. Как правило, они образуются при извержениях вулканов или при сжигании углеводородов на промышленных объектах. Частицы поднимаются вверх и образуют "облака", которые частично отражают солнечные лучи. Однако до сих пор не ясно, насколько масштабным является данный эффект.
Хвойные леса Северной Америки, Северной Европы и России являются одними из наиболее значительных источников аэрозолей. При этом механизм образования мельчайших частиц длительное время оставался неизвестным, и исследователи не могли точно предсказывать объёмы производимой взвеси для расчётов климатических моделей.
Международная группа учёных из США, Германии и Финляндии, похоже, разгадала химическую тайну. Авторы исследования, результаты которого были опубликованы в издании Nature, знали, что запах сосны несут летучие органические соединения. Они вступают в реакцию с кислородом, в результате чего образуются дисперсные частицы размером от одного нанометра. Всего за сутки они увеличиваются в размерах до 100 нанометров, что приводит к конденсации пара и образованию облаков.
Команда использовала современные технологии для исследования этого явления в лесах Финляндии, а затем воспроизвела процесс образования аэрозоля в лабораторных условиях.
С помощью нового способа химической масс-спектрометрии учёные выделяли из триллионов молекул отдельные экземпляры и прослеживали их развитие. Оказалось, что когда молекулы аромата сосны соединяются в воздухе с озоном, некоторые из образовавшихся свободных радикалов начинают с невероятной скоростью присоединять к себе кислород.
"Эти радикалы столь отчаянно стремятся снова стать обыкновенной молекулой, что начинают вступать в реакцию, — объясняет соавтор работы Джоэль Торнтон (Joel Thornton) из Вашингтонского университета (University of Washington). — Кислород разбивает связи между водородом и углеродом, освобождая место для новых атомов кислорода".
В результате один радикал может присоединить до двенадцати атомов кислорода. Эти новые крупные молекулы легко конденсируются на любых мелких частицах и объединяются в крупные структуры, способные влиять на климат. Наиболее интенсивное выделение ароматных паров происходит при высокой температуре. В результате облака аэрозоля поднимаются вверх, отражают солнечные лучи и, таким образом, способствуют охлаждению Земли.
Учёные пока не могут точно оценить эффективность этого механизма. Но они надеются, что новые исследования помогут лучше понять роль хвойных лесов в регулировании климата.
Также по теме:
Солнечная активность не является главной причиной климатических изменений
Древнейший воздух Земли расскажет об истории климата
Учёные зафиксировали аномальный рост температуры в Западной Антарктике
Рыбьи фекалии способствуют глобальному похолоданию
Геологи рассчитали наступление переломного момента в изменении климата
