Anna yläilmakehälle pölyä, ja se muodostaa cirrus-pilviä.

Pitkään on ollut mysteeri, mikä tarkalleen ottaen saa aikaan cirrus-pilvien muodostumisen, eli korkealla taivaalla näkyvät jäästä koostuvat pilvimassat. Mutta uusi tutkimus, josta kerrotaan yksityiskohtaisesti Science-lehden 9. toukokuuta ilmestyvässä numerossa, osoittaa, että pilvet tiivistyvät ja jäätyvät eli ydintyvät hyvin erityisiin mineraali- ja metallihiukkasiin korkealla ilmakehässä. Tämä tekee cirrus-pilvistä ainutlaatuisia: Useimmat muut pilvet muodostuvat pääasiassa tiivistymällä orgaanisiin hiukkasiin, sanoo tutkimuksen tekijä Dan Cziczo, ilmakehäkemisti Massachusetts Institute of Technologysta.

On tärkeää tietää, miten nämä pilvet muodostuvat, sillä ne voivat kerrallaan peittää jopa 30 prosenttia maapallon ilmakehästä, ja niillä on suuri vaikutus ilmastoon, Cziczo kertoi OurAmazingPlanetille.

Pilvet ja ilmasto

Pilvillä on itse asiassa noin 10 kertaa suurempi vaikutus ilmastoon kuin ihmisen aiheuttamilla kasvihuonekaasupäästöillä, sanoi Boulderin Coloradon yliopiston tutkija Brian Toon, joka ei osallistunut tutkimukseen. ”Suurin epävarmuustekijä ilmastonmuutoksen ymmärtämisessä on pilvien ymmärtäminen, koska ne ovat niin paljon tärkeämpiä”, hän sanoi.

Uusi tutkimus kuitenkin osoittaa, että ihminen todella vaikuttaa cirrus-pilvien muodostumiseen (aivan kuten ilmastonmuutos vaikuttaa pilvien muodostumiseen ja päinvastoin, vähän ymmärretyillä tavoilla), ottamalla näytteitä pilvet muodostavista jääkiteistä ja katsomalla, mistä hiukkasista ne muodostuivat. Vaikka mineraalihiukkaset ovat aina löytäneet tiensä yläilmakehään, jossa cirrus-pilvet roikkuvat, ihminen on lisännyt sinne päätyvän mineraalipölyn määrää maankäytön muutosten, kuten metsäkadon ja maanrakentamisen, myötä, Toon sanoi. Cziczo arvioi, että näiden mineraalien määrä on kasvanut noin 50 prosenttia teollistumisen alusta lähtien. Metallihiukkasia tuovat myös ihmiset fossiilisten polttoaineiden polton ja muun teollisen toiminnan kautta, hän sanoi.

Mutta miten tämä vaikuttaa cirrus-pilvien määrään tai kokoon? On liian aikaista sanoa, Cziczo sanoi, mutta tutkimuksen tiedot auttavat parantamaan ilmastonmuutoksen tietokonemalleja. Toon sanoi, että ihmisten potkaisemien mineraalihiukkasten lisääntyminen voisi vastata suurempaa määrää cirrus-pilviä, vaikka monet muut tekijät mutkistavat tilannetta.

Epäselvää on myös, miten cirrus-pilvet saattavat vaikuttaa ilmastoon. Riippuen niiden sijainnista ilmakehässä ne voivat joko auttaa viilentämään maapalloa tai lämmittää sitä. Toisin kuin nestemäisen veden pilvet, jotka yleensä viilentävät maapalloa heijastamalla auringonvaloa, jääpilvet voivat auttaa lämmittämään sitä absorboimalla heijastunutta lämpöä, Toon sanoi.

Hiukkasihminen

Cirrus-pilvet ovat siinä mielessä ainutlaatuisia, että ne koostuvat jääkiteistä, kun taas useimmissa muissa pilvissä on nestemäisen veden tiivistyneitä pisaroita. Kun useimmat ihmiset ajattelevat pilviä, he kuvittelevat nämä nestemäiset vesipilvet, joita on lähempänä maan pintaa ja jotka ovat vastuussa sadekuuroista ja muusta säästä, Cziczo sanoi.

Kuten kaikki pilvet, vesipilvetkin tarvitsevat hiukkasia, joihin tiivistyä. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että nämä pilvet voivat muodostua ilmassa oleviin mikrobeihin, sulfaatteihin (tulivuorista ja ihmisen toiminnasta vapautuviin kemikaaleihin) ja muihin orgaanisiin aineisiin, Cziczo sanoi. Kuten tämä tutkimus kuitenkin osoittaa, cirrus-pilvet tarvitsevat hyvin erityisiä hiukkasia, joihin ne voivat muodostua ja jäätyä.

Korkealla sijaitsevien jääkiteiden sisältämien kemikaalien analysointi ei ole helppo tehtävä. Sitä varten Cziczo ja hänen kollegansa käyttivät yhteistyössä NASAn kanssa kahta sen tutkimuslentokonetta. Ylhäällä ilmassa he käyttivät laitetta, jota kutsutaan virtuaaliseksi vastavirtausimpaktoriksi. Tämä laite toimii kuin hiustenkuivaaja, Cziczo sanoi.

”Sisäänmenoaukosta virtaa kaasua ulos koneen etuosasta. Tämä pysäyttää pienet hiukkaset, joita emme halua ottaa näytteeksi, ja päästää sisään vain suuret jääkiteet”, hän selitti. ”Voit kuvitella, että jos pudotat pingispallon hiustenkuivaajan päälle, ilmavirtaus pysäyttää pingispallon. Mutta jos pudotat keilapallon hiustenkuivaajan päälle, sillä ei ole mitään vaikutusta. Sama pätee hiukkasiin verrattuna jääkiteisiin.”

Lämmin ilma sulatti sitten jään, ja tutkijat analysoivat hiukkaset massaspektrometrillä, jonka he ottivat mukaansa lentokoneeseen, Cziczo sanoi.

Sähköpostitse Douglas Mainille tai seuraa häntä Twitterissä tai Google+:ssa. Seuraa meitä @OAPlanet, Facebook tai Google+. Alkuperäinen artikkeli LiveSciencen OurAmazingPlanetissa.