ข่าวร้ายเกี่ยวกับเมฆ: เรารู้น้อยกว่าที่เราคิด
ข่าวดี: เราอาจจะหาพวกเขาออกไป
ห้องเมฆใหม่ที่มีอากาศที่มนุษย์สร้างขึ้นและใช้ลำแสงอนุภาคเพื่อเลียนแบบรังสีจักรวาลได้เปิดเผยว่าการก่อตัวของเมฆในชั้นบรรยากาศที่ต่ำกว่านั้นเกี่ยวข้องกับส่วนผสมอย่างน้อยหนึ่งส่วนที่ยังไม่เป็นที่รู้จักของวิทยาศาสตร์ อย่างไรก็ตามการทดลองยังได้ค้นพบลายนิ้วมือทางเคมีบางอย่างที่อาจช่วยให้นักวิจัยติดตามไอปริศนา -ดูรูปถ่ายของห้องเมฆ-
ผลลัพธ์มีความสำคัญเนื่องจากเมฆและสารตั้งต้นของสเปรย์เป็นแหล่งความไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศแบบจำลอง นักวิจัยรู้ว่าการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทำให้โลกอุ่นขึ้นและละอองลอยและเมฆสามารถกลั่นกรองเอฟเฟกต์บางอย่างได้โดยการสะท้อนแสงอาทิตย์กลับสู่อวกาศ แต่อนุภาคเหล่านี้เข้าใจยากและเข้าใจได้ไม่ดีว่ามันยากที่จะอธิบายพวกเขาในรูปแบบคอมพิวเตอร์ของสภาพภูมิอากาศ และตอนนี้นักวิจัยกำลังเรียนรู้ว่าพวกเขารู้น้อยแค่ไหนการก่อตัวของเมฆในตอนแรกนักวิจัยการศึกษา Jasper Kirkby นักฟิสิกส์อนุภาคที่ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อนุภาค Cern ในสวิตเซอร์แลนด์กล่าว
“ เรารู้น้อยเกี่ยวกับละอองลอยมากกว่าที่เราคิดว่าเราทำ” เคิร์กบี้บอกกับ LiveScience "ดังนั้นเราจึงมีปัญหามาก่อนและตอนนี้เรามีปัญหาที่ใหญ่กว่า"
ห้องควบคุม
Kirkby เป็นผู้นำการทดลองคลาวด์ที่ CERN ซึ่งถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อตรวจสอบว่ารังสีจักรวาล (อนุภาค subatomic จากอวกาศที่ฝนตกในชั้นบรรยากาศของโลก) มีอิทธิพลต่อการก่อตัวของเมฆหรือไม่
เขาและเพื่อนร่วมงานของเขาจำลองการก่อตัวของอนุภาคละเอียดที่รู้จักกันในชื่อสเปรย์ในห้องเมฆยักษ์ที่ทำจากเหล็ก ละอองลอยเป็นเมล็ดของเมฆ: เมื่อพวกมันเติบโตมากพอไอน้ำจะควบแน่นรอบตัวพวกเขา เพียงพอแล้วและคุณจะได้ท้องฟ้าที่มีเมฆมาก
นักวิจัยไม่ได้ใช้อากาศปกติในห้องเพราะไม่สามารถทำให้บริสุทธิ์พอที่จะป้องกันสิ่งสกปรกได้ Kirkby กล่าว แต่พวกเขาสร้างอากาศของตัวเองจากไนโตรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว ไอน้ำที่ใช้ในห้องถูกทำความสะอาดในเครื่องกรองที่ล้ำสมัยเขาเสริม แต่ถึงกระนั้นก็ไม่สะอาดพอ นักวิจัยจะเริ่มสังเคราะห์น้ำของตัวเองในไม่ช้าผ่านปฏิกิริยาเคมีเช่นกัน
อุณหภูมิภายในห้องสามารถควบคุมได้ถึงร้อยองศาทำให้เคิร์กบี้และเพื่อนร่วมงานของเขาจำลองพื้นที่ใด ๆ ของชั้นบรรยากาศ พวกเขาใช้ลำแสงของอนุภาคจากตัวเร่งความเร็ว Proton Synchrotron ของ CERN เพื่อจำลองรังสีคอสมิก- แสง UV ไฟเบอร์ออปติกยืนอยู่ในดวงอาทิตย์
“ มันค่อนข้างเหมือนการทำอาหาร” เคิร์กบี้กล่าว "เราเติมหม้อ - ห้อง - ด้วยส่วนผสมที่เราต้องการเราตั้งอุณหภูมิที่เราต้องการแล้วเราก็ดู"
ทำให้ฝนตก
ด้วยการตั้งค่านี้เคิร์กบี้และทีมวิจัยของเขาจำลองนิวเคลียสของละอองลอยหรือการรวมกลุ่มของโมเลกุลในชั้นบรรยากาศเพื่อสร้างละอองลอย ในไม่ช้าพวกเขาก็พบว่าผู้สมัครสองคนของพวกเขาสำหรับการเตะนิวเคลียสกรดซัลฟูริกและแอมโมเนียไม่สามารถอธิบายปริมาณนิวเคลียสที่เห็นในชั้นบรรยากาศที่ต่ำกว่าซึ่งอยู่ภายในประมาณ 0.6 ไมล์ (1 กิโลเมตร) ของพื้นผิวโลก
ปริมาณนิวเคลียสที่เห็นในห้องคือ "ระหว่างหนึ่งในสิบและหนึ่งในพันของสิ่งที่เห็นในบรรยากาศที่ต่ำกว่า" เคิร์กบีกล่าว "เห็นได้ชัดว่ามีบางอย่างขาดหายไป"
อย่างไรก็ตามการวัดที่ละเอียดอ่อนชี้ให้เห็นว่าปริมาณของไอระเหยอินทรีย์ที่รั่วไหลออกมาจากอากาศโดยรอบนั้นมีส่วนทำให้เกิดนิวเคลียส นั่นทำให้นักวิจัยเป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการตามล่าองค์ประกอบลึกลับ
นักวิจัยยังพบว่ารังสีคอสมิคจำลองของพวกเขากระตุ้นนิวเคลียสโดยปัจจัย 10 ซึ่งเป็นการแนะนำว่ารังสีคอสมิคยังช่วยเพิ่มการก่อตัวของเมฆ ที่ไม่ได้พิสูจน์ว่ารังสีคอสมิคส่งผลกระทบต่อสภาพอากาศเคิร์กบี้กล่าว แต่มันก็เปิดออกไป
“ นี่หมายความว่าเราต้องคิดเกี่ยวกับผลกระทบของดวงอาทิตย์ต่ออนุภาคเล็ก ๆ เหล่านี้” โอเว่นทออนนักวิทยาศาสตร์ด้านบรรยากาศของมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์กล่าวซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว Toon เรียกการทดลองว่า "น่าประทับใจจริงๆ"
“ นิวเคลียสเป็นกระบวนการที่น่ารำคาญที่สุดในชั้นบรรยากาศเพราะมีความไวต่ออุณหภูมิอย่างไม่น่าเชื่อ” Toon กล่าวกับ Livescience “ มันเป็นกระบวนการที่ละเอียดอ่อนมากซึ่งทำให้ยากต่อการทำงานในทางทฤษฎีมันยากมากที่จะทำงานในการทดลองเช่นกัน”
การวิจัยไม่ได้ถามถึงวิทยาศาสตร์พื้นฐานของอุ่นก๊าซเรือนกระจกเคิร์กบี้เน้น แต่ค่อนข้างปรับแต่งด้านหนึ่งของการวิจัย ปัจจุบันแบบจำลองสภาพภูมิอากาศทำนายอุณหภูมิโลกที่เพิ่มขึ้น 3 ถึง 7 องศาฟาเรนไฮต์ (2 ถึง 4 องศาเซลเซียส) ในปี 2100
ข้อมูลที่สร้างขึ้นโดยการทดลองบนคลาวด์ (เมฆหมายถึง "ความงามที่ปล่อยให้หยดกลางแจ้ง") จะป้อนเข้าสู่รูปแบบการสร้างละอองทั่วโลก Kirkby กล่าวซึ่งจะนำไปสู่แบบจำลองสภาพภูมิอากาศทั่วโลก
“ มันเป็นส่วนหนึ่งของปริศนาจิ๊กซอว์และคุณสามารถพูดได้ว่ามันเพิ่มความเข้าใจในภาพรวม” เขากล่าว "แต่มันก็ไม่ได้หักล้างชิ้นส่วนอื่น ๆ "
คุณสามารถติดตามได้LiveScienceนักเขียนอาวุโส Stephanie Pappas บน Twitter@sipapas-ติดตาม LiveScience สำหรับข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุดและการค้นพบบน Twitter@livescienceและต่อไปFacebook-
