Give the upper atmosphere dust, and it will make cirrus clouds.

It has long been a mystery exactly what causes the formation of cirrus clouds, the wispy billows of ice that can be seen high in the sky. Ale nowe badania, szczegółowo opisane w wydaniu czasopisma Science z 9 maja, dowodzą, że chmury skraplają się i zamarzają, lub zarodkują, na bardzo specyficznych cząsteczkach minerałów i metali wysoko w atmosferze. To czyni chmury cirrus wyjątkowymi: Większość innych chmur tworzy się głównie poprzez kondensację na cząsteczkach organicznych, powiedział autor badania Dan Cziczo, chemik atmosfery z Massachusetts Institute of Technology.

To ważne, aby wiedzieć, jak te chmury tworzą, jak mogą one obejmować do 30 procent atmosfery Ziemi w danym czasie, i mają duży wpływ na klimat, Cziczo powiedział OurAmazingPlanet.

Chmury i klimat

W rzeczywistości, chmury mają około 10 razy wpływ na klimat, że człowiek-made emisji gazów cieplarnianych zrobić, powiedział Brian Toon, badacz na University of Colorado w Boulder, który nie był zaangażowany w badania. „Największą niepewnością w zrozumieniu zmian klimatycznych jest zrozumienie chmur, ponieważ są one o wiele ważniejsze,” powiedział.

Nowe badanie pokazuje jednak, że ludzie faktycznie wpływają na powstawanie chmur cirrus (tak jak zmiana klimatu wpływa na powstawanie chmur i odwrotnie, w mało zrozumiały sposób), pobierając próbki kryształów lodu tworzących chmury i widząc, na jakich cząsteczkach powstały. Chociaż cząsteczki mineralne zawsze znajdowały drogę do górnej atmosfery, gdzie zawieszone są chmury cirrus, ludzie zwiększyli ilość pyłu mineralnego, który tam dociera poprzez zmiany w użytkowaniu ziemi, takie jak wylesianie i rozwój terenu, powiedział Toon. Cziczo szacuje, że poziom tych minerałów wzrósł o około 50 procent od początku industrializacji. Cząstki metaliczne są również wprowadzane przez ludzi poprzez spalanie paliw kopalnych i innych działań przemysłowych, powiedział.

Ale jak to wpływa na ilość lub wielkość chmur cirrus? Jest zbyt wcześnie, aby powiedzieć, Cziczo powiedział, ale dane z badania pomogą poprawić modele komputerowe zmian klimatycznych. Toon powiedział, że więcej cząstek mineralnych kopniętych przez ludzi może równać się większej ilości chmur cirrus, chociaż istnieje wiele innych czynników, które komplikują sytuację.

Nie jest też jasne, jak chmury cirrus mogą wpływać na klimat. W zależności od ich położenia w atmosferze, mogą one albo pomagać w chłodzeniu Ziemi, albo ją ogrzewać. W przeciwieństwie do chmur z ciekłą wodą, które generalnie chłodzą Ziemię poprzez odbijanie światła słonecznego, chmury lodowe mogą pomóc ją ogrzać poprzez pochłanianie odbitego ciepła, powiedział Toon.

Cząsteczkowy człowiek

Chmury cirrus są wyjątkowe, ponieważ składają się z kryształków lodu, podczas gdy większość innych chmur zawiera skondensowane krople ciekłej wody. Kiedy większość ludzi myśli o chmurach, wyobraża sobie te ciekłe chmury wodne, które istnieją bliżej powierzchni Ziemi i są odpowiedzialne za burze deszczowe i inne zjawiska pogodowe, powiedział Cziczo.

Jak wszystkie chmury, chmury wodne potrzebują cząsteczek, na których mogłyby się skondensować. Ostatnie badania wykazały, że te chmury mogą tworzyć się na unoszących się w powietrzu mikrobach, siarczanach (substancje chemiczne emitowane przez wulkany i działalność człowieka) i innych materiałach organicznych, powiedział Cziczo. Jak jednak pokazuje to badanie, chmury cirrus potrzebują bardzo specyficznych cząstek, na których mogą się zarodkować i zamarzać.

Analiza substancji chemicznych w kryształach lodu na dużych wysokościach nie jest łatwym zadaniem. Aby to zrobić, Cziczo i jego koledzy nawiązali współpracę z NASA, aby użyć dwóch jej samolotów badawczych. W powietrzu użyli urządzenia zwanego wirtualnym impaktorem przeciwprądowym. To urządzenie działa jak suszarka do włosów, powiedział Cziczo.

„Wlot wypływa gaz z przodu samolotu. To zatrzymuje małe cząsteczki, których nie chcemy próbować, a wpuszcza tylko duże kryształy lodu” – wyjaśnił. „Można sobie wyobrazić, że jeśli upuścimy piłeczkę pingpongową na suszarkę do włosów, to strumień powietrza zatrzyma ją. Ale jeśli upuścisz kulę do kręgli na suszarkę do włosów, nie będzie to miało żadnego wpływu. To samo dotyczy cząsteczek w porównaniu z kryształkami lodu.”

Ciepłe powietrze następnie stopiło lód, a naukowcy przeanalizowali cząsteczki za pomocą spektrometru masowego, który zabrali ze sobą do samolotu, powiedział Cziczo.

Email Douglas Main lub śledź go na Twitterze lub Google+. Śledź nas @OAPlanet, Facebook lub Google+. Oryginalny artykuł na LiveScience’s OurAmazingPlanet.

.