Giv den øvre atmosfære støv, og den vil danne cirrusskyer.

Det har længe været et mysterium, præcis hvad der forårsager dannelsen af cirrusskyer, de bølger af is, der kan ses højt oppe på himlen. Men ny forskning, der er beskrevet i tidsskriftet Science i den 9. maj, viser, at skyerne kondenserer og fryser, eller danner kerner, på meget specifikke mineral- og metalpartikler højt oppe i atmosfæren. Det gør cirrusskyer unikke: De fleste andre skyer dannes primært ved at kondensere på organiske partikler, siger forfatteren af undersøgelsen, Dan Cziczo, der er atmosfærekemiker ved Massachusetts Institute of Technology.

Det er vigtigt at vide, hvordan disse skyer dannes, da de kan dække op til 30 procent af Jordens atmosfære på et hvilket som helst tidspunkt og har en stor indvirkning på klimaet, sagde Cziczo til OurAmazingPlanet.

Skyerne og klimaet

Faktisk har skyerne ca. 10 gange så stor indflydelse på klimaet som menneskeskabte drivhusgasemissioner, siger Brian Toon, der er forsker ved University of Colorado i Boulder, og som ikke var involveret i undersøgelsen. “Den største usikkerhed i forståelsen af klimaændringer er at forstå skyer, da de er så meget vigtigere,” sagde han.

Den nye undersøgelse viser imidlertid, at mennesker rent faktisk påvirker dannelsen af cirrusskyer (ligesom klimaændringer påvirker skydannelsen og omvendt, på lidet forståede måder) ved at udtage prøver af de iskrystaller, der udgør skyerne, og se, hvilke partikler de er dannet på. Selv om mineralpartikler altid har fundet vej til den øvre atmosfære, hvor cirrusskyer hænger ud, har mennesket øget mængden af mineralstøv, der ankommer dertil, gennem ændringer i arealanvendelsen som f.eks. skovrydning og arealudvikling, sagde Toon. Cziczo anslår, at niveauet af disse mineraler er steget med omkring 50 procent siden industrialiseringens begyndelse. Metalpartikler indføres også af mennesker gennem afbrænding af fossile brændstoffer og andre industrielle aktiviteter, sagde han.

Men hvordan påvirker dette mængden eller størrelsen af cirrusskyer? Det er for tidligt at sige, sagde Cziczo, men dataene fra undersøgelsen vil hjælpe med at forbedre computermodellerne for klimaændringer. Toon sagde, at flere mineralpartikler, der sparkes op af mennesker, kunne svare til flere cirrusskyer, selv om der er mange andre faktorer, der komplicerer situationen.

Det er også uklart, hvordan cirrusskyer kan påvirke klimaet. Afhængigt af deres placering i atmosfæren kan de enten hjælpe med at afkøle Jorden eller varme den op. I modsætning til skyer med flydende vand, som generelt afkøler Jorden ved at reflektere sollyset, kan isskyer hjælpe med at varme den op ved at absorbere den reflekterede varme, sagde Toon.

Partikelmanden

Cirrusskyer er unikke, fordi de består af iskrystaller, mens de fleste andre skyer indeholder kondenserede dråber af flydende vand. Når de fleste mennesker tænker på skyer, forestiller de sig disse skyer af flydende vand, som findes tættere på Jordens overflade og er ansvarlige for regnskyl og andet vejr, siger Cziczo.

Lige alle skyer har vandskyer brug for partikler, som de kan kondensere på. Nyere forskning har vist, at disse skyer kan dannes på luftbårne mikrober, sulfater (kemikalier, der udsendes af vulkaner og menneskelig aktivitet) og andre organiske materialer, sagde Cziczo. Som denne undersøgelse viser, har cirrusskyer imidlertid brug for meget specifikke partikler, som de kan danne kerner på og fryse.

Analyse af kemikalier i iskrystaller i høj højde er ikke nogen nem opgave. For at gøre det har Cziczo og hans kolleger indgået et samarbejde med NASA om at bruge to af NASA’s forskningsfly. Oppe i luften brugte de en anordning, der kaldes en virtuel modstrømsimpactor. Denne anordning fungerer som en hårtørrer, sagde Cziczo.

“Indløbet strømmer gas ud foran på flyet. Det stopper de små partikler, som vi ikke ønsker at tage prøver af, og lukker kun de store iskrystaller ind,” forklarede han. “Man kan forestille sig, at hvis man taber en bordtennisbold på en hårtørrer, så stopper luftstrømmen bordtennisbolden. Men hvis man taber en bowlingbold på hårtørreren, har det ingen effekt. Det samme gælder for partikler i forhold til iskrystaller.”

Den varme luft smeltede derefter isen, og forskerne analyserede partiklerne ved hjælp af et massespektrometer, som de tog med sig op i flyet, sagde Cziczo.

E-mail Douglas Main eller følg ham på Twitter eller Google+. Følg os på @OAPlanet, Facebook eller Google+. Originalartikel på LiveScience’s OurAmazingPlanet.