Giv den övre atmosfären damm och den bildar cirrusmoln.

Det har länge varit ett mysterium exakt vad som orsakar bildandet av cirrusmoln, de vimrande isbågar som kan ses högt upp på himlen. Men ny forskning, som beskrivs i tidskriften Science den 9 maj, visar att molnen kondenserar och fryser, eller bildar kärnor, på mycket specifika mineral- och metallpartiklar högt upp i atmosfären. Detta gör cirrusmoln unika: De flesta andra moln bildas främst genom att kondenseras på organiska partiklar, säger Dan Cziczo, författare till studien, en atmosfärisk kemist vid Massachusetts Institute of Technology.

Det är viktigt att veta hur dessa moln bildas, eftersom de kan täcka upp till 30 procent av jordens atmosfär vid varje given tidpunkt och ha en stor effekt på klimatet, säger Cziczo till OurAmazingPlanet.

Moln och klimat

I själva verket har molnen ungefär tio gånger större inverkan på klimatet än vad utsläppen av växthusgaser orsakade av människan har, säger Brian Toon, en forskare vid University of Colorado i Boulder som inte var inblandad i studien. ”Den största osäkerheten när det gäller att förstå klimatförändringarna är att förstå molnen, eftersom de är så mycket viktigare”, sade han.

Den nya studien visar dock att människan faktiskt påverkar bildandet av cirrusmoln (precis som klimatförändringarna påverkar molnbildningen och vice versa, på föga kända sätt), genom att ta prover på de iskristaller som utgör molnen och se vilka partiklar de bildats på. Även om mineralpartiklar alltid har hittat sin väg till den övre atmosfären, där cirrusmoln hänger, har människan ökat mängden mineraldamm som kommer dit genom förändringar i markanvändningen, t.ex. avskogning och markutveckling, säger Toon. Cziczo uppskattar att nivån av dessa mineraler har ökat med cirka 50 procent sedan industrialiseringens början. Metallpartiklar introduceras också av människor genom förbränning av fossila bränslen och annan industriell verksamhet, sade han.

Men hur påverkar detta mängden eller storleken på cirrusmoln? Det är för tidigt att säga, sade Cziczo, men data från studien kommer att bidra till att förbättra datormodeller för klimatförändringar. Toon sade att fler mineralpartiklar som sparkas upp av människor skulle kunna motsvara fler cirrusmoln, även om det finns många andra faktorer som komplicerar situationen.

Det är också oklart hur cirrusmoln kan påverka klimatet. Beroende på var de befinner sig i atmosfären kan de antingen bidra till att kyla ner jorden eller värma upp den. Till skillnad från moln med flytande vatten, som i allmänhet kyler jorden genom att reflektera solljuset, kan ismoln bidra till att värma upp den genom att absorbera reflekterad värme, sade Toon.

Partikelmänniska

Cirrusmoln är unika på så sätt att de består av iskristaller, medan de flesta andra moln innehåller kondenserade droppar av flytande vatten. När de flesta människor tänker på moln föreställer de sig dessa moln av flytande vatten, som finns närmare jordytan och som är ansvariga för regnskurar och annat väder, sade Cziczo.

Likt alla moln behöver vattenmoln partiklar som de kan kondensera på. Ny forskning har visat att dessa moln kan bildas på luftburna mikrober, sulfater (kemikalier som släpps ut av vulkaner och mänsklig aktivitet) och andra organiska material, sade Cziczo. Som den här studien visar behöver cirrusmoln dock mycket specifika partiklar som de kan bilda en kärna på och frysa.

Analysering av kemikalier i iskristaller på hög höjd är ingen lätt uppgift. För att göra det samarbetade Cziczo och hans kollegor med NASA för att använda två av deras forskningsflygplan. Uppe i luften använde de en anordning som kallas för en virtuell motströmsimpaktor. Denna anordning fungerar som en hårtork, säger Cziczo.

”Inloppet flödar ut gas framifrån planet. Detta stoppar de små partiklar som vi inte vill ta prover på och släpper bara in de stora iskristallerna”, förklarade han. ”Du kan föreställa dig att om du släpper en pingisboll på en hårtork så stoppar luftflödet pingisbollen. Men om du släpper en bowlingboll på hårtorken har det ingen effekt. Samma sak för partiklar jämfört med iskristaller.”

Den varma luften smälte sedan isen och forskarna analyserade partiklarna med hjälp av en masspektrometer som de tog med sig i flygplanet, sade Cziczo.

Email Douglas Main eller följ honom på Twitter eller Google+. Följ oss på @OAPlanet, Facebook eller Google+. Originalartikel på LiveScience’s OurAmazingPlanet.