ניסויים בסרן מספקים מידע חסר תקדים בנוגע להיווצרות עננים

עם זאת, המנגנון לפיו מאיצים הקרנים הקוסמיות יצירת עננים מסביר רק את המתרחש באטמוספירה העליונה. באטמוספירה התחתונה נדרשים עקבות של חומרים נוספים, ככל הנראה תוצר זיהום אנושי

ממצאי המיזם CLOUD, הנערך בסרן (המרכז הגדול בעולם לחקר חלקיקים הממוקם על גבול שווייץ-צרפת, ממערב לעיר ז’נבה), מראים כי עקבות אדים, שנחשבו עד היום כאחראיות להיווצרות האירוסולים באטמוספירה הנמוכה, יכולות להסביר רק חלק קטן מתפוקת האירוסולים האטמוספיריים הנצפית. הממצאים מראים גם כי תהליך של יינון שמקורו בקרניים הקוסמיות מגביר משמעותית את ההיווצרות של האירוסול. מדידות מדויקות כגון אלו חשובות לשם השגת הבנה כמותית בנוגע להיווצרות עננים, והן תוכלנה לתרום להערכה טובה יותר של השפעות עננים במודלים אקלימיים.

מיזם CLOUD (Cosmic Leaving OUtdoor Droplets), הינו ניסוי המשתמש בתא עננים על מנת לבחון את הקשר האפשרי בין קרניים קוסמיות בגלקסיה לבין היווצרות עננים. זוהי הפעם הראשונה שבה מאיץ עתיר-אנרגיה, הממוקם במאיץ החלקיקים בסרן, משמש לבחינת מדעי האטמוספירה והאקלים (וויקיפדיה).

במאמר שפורסם בכתב העת המדעי Nature, מיזם CLOUD מתאר את ממצאיו הראשונים. מיזם זה נועד לבחון את ההשפעה של קרניים קוסמיות (קרניים בעלות אנרגיה גבוהה שמקורן מחוץ לכדור הארץ) על ההיווצרות של אירוסולים אטמוספיריים – חלקיקי נוזל או מוצק זעירים המפוזרים באטמוספירה – בתנאי מעבדה מבוקרים. אירוסולים אטמוספיריים נחשבים כאחראים לחלק ניכר מגרעיני ההיווצרות של טיפות עננים. הבנת תהליך ההיווצרות של האירוסולים הוא, על כן, חשוב להבנת האקלים.

“ממצאים חדשים אלו ממיזם CLOUD משמעותיים מאחר והצלחנו לקבל מספר תצפיות ראשוניות בנוגע לתהליכים אטמוספיריים חשובים מאוד,” אמר דובר המיזם Jasper Kirkby. “גילינו כי קרניים קוסמיות מגבירות באופן משמעותי את ההיווצרות של חלקיקי אירוסול באטמוספירה התיכונה ולמעלה ממנה. אירוסולים אלו יוכלו, בסופו של דבר, להתפתח לגרעיני היווצרות של עננים. יחד עם זאת, מצאנו כי האדים שנחשבו בעבר כאחראים למלוא היווצרות האירוסולים באטמוספירה הנמוכה יכולים להסביר רק חלק קטן מהתצפיות – אפילו לנוכח ההגברה של הקרניים הקוסמיות.”

אירוסולים אטמוספיריים נוטלים חלק חשוב באקלים. אירוסולים מחזירים את קרני השמש ומייצרים טיפות עננים. אירוסולים נוספים, על כן, יגרמו להתבהרות העננים ולהארכת משך קיומם. אומדנים נוכחיים מצביעים על כך שכמחצית מטיפות העננים מתחילה בהצטברות של מולקולות הנמצאות באטמוספירה בכמויות זעירות במיוחד בלבד. חלק מצברים ראשוניים אלו מתפתחים ומגיעים לגדלים המספיקים להפוך לגרעיני ההיווצרות של טיפות עננים.

עקבות של אדי חומצה גופרתית ואמוניה נחשבות כמשמעותיות לתהליך זה, והן מעורבות בכל המודלים האטמוספיריים, אולם המנגנון והקצב שבאמצעותם הם יוצרים צברים יחד עם מולקולות מים הובנו באופן מוגבל עד היום.

ממצאי המיזם הראו כי מספר קילומטרים במעלה האטמוספירה אדי חומצה גופרתית ואדי מים יכולים לייצר צברים במהירות, וכי קרניים קוסמיות אכן מגבירות את קצב ההיווצרות הזה פי עשרה ואף יותר. אולם, בשכבה התחתונה של האטמוספירה, בגובה של קילומטר מפני כדור הארץ, ממצאי המיזם מראים כי נדרשים לשם כך אדים נוספים, של אמוניה לדוגמה. התצפיות מראות כי אדי חומצה גופרתית, מים ואמוניה לבדם – אפילו יחד עם ההגברה של הקרניים הקוסמות – אינם מספיקים על מנת להסביר את התצפיות האטמוספיריות של היווצרות אירוסולים. על-כן, חייבים להיות מעורבים בתהליך זה אדים נוספים, ומציאת טיבם אמור להיות השלב הבא בניסויי המיזם.

“זו הייתה הפתעה גדולה לגלות כי היווצרות אירוסולים באטמוספירה התחתונה אינה נגרמת כתוצאה מאדי חומצה גופרתית, מים ואמוניה בלבד,” אמר דובר המיזם. “כעת חיוני לגלות מהם האדים הנוספים המעורבים בתהליך, בין אם הם טבעיים ובין אם הם מעשה ידי אדם, וכיצד הם משפיעים על העננים. זו תהיה המשימה הבאה שלנו.”

מיזם CLOUD כולל תא ניסוי מתקדם שבו ניתן לדמות תנאים אטמוספיריים תוך קבלת מידה גבוהה של בקרה ושל דיוק, לרבות ריכוז עקבות האדים המעודדים את היווצרות האירוסולים. אלומת חלקיקים ממאיץ החלקיקים בסרן מספקת מקור מלאכותי ובר-כיוונון של קרניים קוסמיות.
הידיעה על המחקר