Onko maapallolla pölyn muodostumisongelma?
Arviot vaihtelevat siitä, kuinka paljon kosmista pölyä ja meteoriitteja pääsee Maan ilmakehään päivittäin, mutta ne vaihtelevat missä tahansa 5-300 metristä tonnia satelliittitiedoista ja meteoriittien putoamisen ekstrapoloinneista tehtyjen arvioiden mukaan. Asia on siinä, että kukaan ei tiedä varmasti, eikä toistaiseksi ole tehty todellisia koordinoituja ponnisteluja selvittääkseen. Mutta uusi projektiehdotus nimeltä Cosmic Dust in the Terrestrial Atmosphere (CODITA) antaisi tarkempia arvioita siitä, kuinka paljon materiaalia osuu Maahan ja miten se saattaa vaikuttaa ilmakehään.
'Meillä on ongelma – arviot siitä, kuinka paljon pölyä sisään tulee, vaihtelevat satakertaisesti', sanoi John Plane Leedsin yliopistosta Iso-Britanniasta. 'CODITAn tavoitteena on ratkaista tämä valtava ristiriita.'
Vaikka katsomme avaruuden tyhjäksi, jos kaikki Auringon ja Jupiterin välinen materiaali puristuisi yhteen, se muodostaisi 25 km halkaisijaltaan kuun.
Kuinka suuri osa tästä aineesta – planeettojen muodostumisen jäännöksistä, komeettojen ja asteroidien törmäysten jäännöksistä jne. – kohtaa maan? Satelliittihavainnot viittaavat siihen, että 100-300 tonnia kosmista pölyä pääsee ilmakehään joka päivä. Tämä luku johtuu harvinaisten kosmiseen pölyyn liittyvien alkuaineiden, kuten iridiumin ja osmiumin, kertymisnopeudesta napajääytimissä ja syvänmeren sedimenteissä.
Mutta muut mittaukset - mukaan lukien meteoritutkahavainnot, laserhavainnot ja mittaukset korkealla lentokoneella - osoittavat, että syöttö voi olla niinkin alhainen kuin 5 tonnia päivässä.
Eron tiedolla voi olla suuri vaikutus ymmärryksemme sellaisista asioista kuin ilmastonmuutos ja hämäräpilvet sekä otsoni ja valtamerien kemia.
'Jos pölyn syöttö on noin 200 tonnia päivässä, hiukkaset kulkeutuvat alas keskiilmakehän läpi huomattavasti nopeammin kuin yleensä uskotaan', Plane sanoi. 'Jos 5 tonnin luku pitää paikkansa, meidän on tarkistettava huomattavasti ymmärrystämme siitä, kuinka pöly kehittyy aurinkokunnassa ja kulkeutuu keskiilmakehästä pintaan.'
Kun pölyhiukkaset lähestyvät maata, ne pääsevät ilmakehään erittäin suurilla nopeuksilla, 38 000 - 248 000 km/h riippuen siitä, kiertävätkö ne samaan suuntaan vai vastakkaiseen suuntaan kuin Maan liike Auringon ympäri. Hiukkaset kuumenevat erittäin nopeasti törmäyksissä ilmamolekyyleihin ja saavuttavat reilusti yli 1 600 celsiusasteen lämpötilan. Hiukkaset, joiden halkaisija on suurempi kuin noin 2 millimetriä, tuottavat näkyviä 'lentotähtiä', mutta suurimman osan ilmakehään päätyvien pölyhiukkasten massasta arvioidaan olevan paljon tätä pienempi, joten ne voidaan havaita vain erikoistuneilla meteoritutkilla.
Haihtuvista pölyhiukkasista ilmakehään ruiskutetut metallit ovat mukana monissa ilmastonmuutokseen liittyvissä ilmiöissä.
'Kosminen pöly liittyy 'noctilucent' pilvien muodostumiseen - korkeimpien pilvien muodostumiseen maan ilmakehässä. Pölyhiukkaset muodostavat pinnan pilven jääkiteille. Nämä pilvet kehittyvät kesällä napa-alueilla ja ne näyttävät olevan ilmastonmuutoksen indikaattori, Plane sanoi. ”Pölyn metallit vaikuttavat myös stratosfäärin otsonikemiaan. Läsnä olevan pölyn määrä on tärkeä kaikissa geotekniikan aloitteissa, joilla lisätään sulfaattiaerosolia ilmaston lämpenemisen kompensoimiseksi. Kosminen pöly myös lannoittaa valtamerta raudalla, jolla on potentiaalisia ilmastopalautteita, koska meren kasviplankton päästää ilmastoon liittyviä kaasuja.
CODITA-tiimi käyttää myös laboratoriotiloja ratkaistakseen joitain ongelman vähiten ymmärrettyjä puolia.
'Laboratoriossa tarkastelemme kosmisen pölyn haihtumisen luonnetta sekä meteoristen savuhiukkasten muodostumista, jotka vaikuttavat jään muodostumiseen ja napaisten stratosfääripilvien jäätymiseen', Plane sanoi. ”Tulokset yhdistetään koko ilmakehän kemia-ilmastomalliin. Tämä tekee mahdolliseksi ensimmäistä kertaa mallintaa johdonmukaisesti kosmisen pölyn vaikutukset aurinkokunnan ulkopuolelta Maan pintaan.'
CODITA on saanut 2,5 miljoonan euron apurahan Euroopan tutkimusneuvostolta pölypäästöjen tutkimiseen seuraavan viiden vuoden aikana. Planen johtamassa kansainvälisessä ryhmässä on yli 20 tiedemiestä Isosta-Britanniasta, Yhdysvalloista ja Saksasta. Plane esitti tietoa projektista tällä viikolla National Astronomy -kokouksessa Isossa-Britanniassa.