Experiment v CERNu odkryl chybějící dílek klimatického puzzle

Nahrávám video
Zdroj: Flickr Commons/Antti Lipponen

Na klima planety Země působí spousta různých faktorů, z nichž některé se jen špatně zkoumají. Další dílek do mozaiky planetárního klimatického modelu, jenž zpřesní předpovědi vývoje klimatu, teď představili fyzici z CERNu.

Klimatologie využívá ty nejmodernější vědecké postupy, pracuje s obrovským množstvím dat i nejpokročilejšími počítačovými modely. Přestože už odborníci dokáží předpovídat vývoj zemského klimatu s velkou přesností, stále narážejí na nejistoty. Jednou z těch největších je chování aerosolových částic v atmosféře, které se extrémně špatně zkoumá.

Aerosoly v klimatickém systému Země hrají důležitou roli, protože vytvářejí mraky a ovlivňují jejich odrazivost i velikost. Většina aerosolů vzniká samovolnou kondenzací molekul, které jsou v atmosféře přítomné jenom v nepatrných koncentracích. Páry zodpovědné za jejich vznik ale nejsou dobře popsané, zejména ty ve vzdálených horních vrstvách troposféry.

  • Aerosol je směs malých pevných nebo kapalných částic v plynu. První případ se také označuje jako dým, druhý jako mlha. Rozptýlené částice mají velikost od 10 nanometrů do 10 mikrometrů, což odpovídá shlukům několika molekul až částicím tak hmotným, že už nemohou snadno poletovat v atmosféře.

Právě proto vznikl v rámci Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) projekt CLOUD neboli oblak. Ten zkoumá v laboratorních podmínkách právě to, jak se v atmosféře aerosoly chovají. Vědci z tohoto experimentu ve středu 4. prosince zveřejnili studii, v níž popsali doposud neznámý zdroj částic schopných ovlivňovat oblačnost.

Atmosféra Země v krychli

Experiment CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets) v CERNu se skládá z ultračisté komory o objemu 26 metrů krychlových a souboru pokročilých přístrojů, které nepřetržitě analyzují její obsah. Komora obsahuje přesně vybranou směs plynů v atmosférických podmínkách, do níž jsou z protonového synchrotronu CERNu vypouštěny svazky nabitých elementárních částic označovaných jako piony, které napodobují vliv galaktického kosmického záření.

„Vysoké koncentrace aerosolových částic jsme v posledních dvaceti letech pozorovali vysoko nad amazonským deštným pralesem, ale jejich zdroj zůstával až dosud záhadou,“ uvedl mluvčí experimentu CLOUD Jasper Kirkby.

„Naše nejnovější studie ukazuje, že zdrojem je izopren, který se uvolňuje z deštných pralesů. Do vyšších vrstev atmosféry se dostává v hlubokých konvektivních mracích. Izopren představuje rozsáhlý zdroj biogenních částic v současné i předindustriální atmosféře, který ale v současné době v atmosférické chemii a klimatických modelech chybí,“ dodává Kirkby.

Problematická látka

Izopren je uhlovodík obsahující pět atomů uhlíku a osm atomů vodíku. Do okolí ho uvolňují listnaté stromy a další vegetace; jde o nejrozšířenější nemetanový uhlovodík uvolňovaný do atmosféry. Až dosud považovali vědci schopnost izoprenu tvořit nové částice za zanedbatelnou.

Výsledky studie CLOUD ale tento obrázek mění. Když vědci simulovali reakce hydroxylových radikálů (chemické látky se silným vlivem na atmosféru) s izoprenem při teplotách horní troposféry (tedy minus 30 stupňů Celsia až minus 50 stupňů Celsia), zjistili, že při ní vzniká velké množství částic.

Tento nový zdroj aerosolových částic nevyžaduje žádné další výpary. Když však byly do komory CLOUD zavedeny nepatrné koncentrace kyseliny sírové nebo oxokyselin jódu, došlo ke stonásobnému zvýšení rychlosti tvorby aerosolu. Kyselina sírová se dostává do vzduchu hlavně s emisemi oxidu siřičitého z průmyslu, ale v koncentracích, které popsal CLOUD mohou pocházet i z přírody.

Kromě toho tým zjistil, že výsledky oxidace izoprenu způsobují rychlý růst částic do velikosti, při které mohou ovlivňovat klima – toto chování přetrvává i v přítomnosti oxidů dusíku produkovaných blesky vysoko v atmosféře.

Když se tyto částice zvětší dostatečně a pak začnou klesat do nižších výšek, mohou představovat globálně významný zdroj pro vznik mělkých kontinentálních a mořských mraků, které ovlivňují takzvanou radiační bilanci Země. Tento termín označuje množství přicházejícího slunečního záření v porovnání s odcházejícím dlouhovlnným zářením.

Odhady klimatické citlivosti Země

„Tento nový zdroj biogenních částic v horních vrstvách troposféry může ovlivnit odhady klimatické citlivosti Země. Naznačuje totiž, že v nedotčené předindustriální atmosféře vznikalo více aerosolových částic, než se dosud předpokládalo,“ dodává Kirkby. „Dokud ale naše výsledky nebudou ověřené v globálních klimatických modelech, není možné tento vliv kvantifikovat.“

Výsledky studie CLOUD jsou v souladu s pozorováními letadel nad Amazonií.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Nejstarší vražda? Archeologové popsali neandertálce zabitého před 75 tisíci lety

Kruhový otvor v lopatce neandertálce, jehož kosti vědci našli v jeskyni v iráckém Kurdistánu, může být nejstarším známým příkladem úmyslného zabití člověka jiným člověkem. Podle nové studie se to stalo asi před 75 tisíci lety.
před 3 hhodinami

Ruská ornitoložka má strávit léta v trestanecké kolonii. Za pětistovku pro neziskovku

Ruská vědkyně Sofja Rozenfeldová se dostala do problémů poté, co odjela na expedici do Arktidy. Nechala běžet automatické platby pro neziskovou organizaci spojenou s opozicí, kterou mezitím ruské úřady prohlásily za extremistickou. Expertka poté byla odsouzena za podporu extremistického hnutí.
před 21 hhodinami

Hurikán Simon rozvibroval atmosféru desítky kilometrů nad Zemí

Hurikán Simon způsobil nejen velké škody v Mexiku, ale také se projevil mnohem výš. Podle pozorování NASA rozkmital atmosféru asi osmdesát kilometrů na povrchem tak, že vyvolal jev známý jako atmosférické gravitační vlny.
před 22 hhodinami

Astronomové spustili teleskopy, které mají pátrat po největších tajemstvích kosmu

Na Kanárských ostrovech slavnostně zahájila provoz čtveřice velkých teleskopů LST (Large-Sized Telescope). Stojí na observatoři Roque de los Muchachos na ostrově La Palma a tvoří základ severní části budoucí největší observatoře pro hledání kosmického gama záření na světě.
před 23 hhodinami

AI může pomoci ptákům objevit ztracené melodie

Umělá inteligence a nahrávky zpěvu by mohly pomoci ohroženým druhům ptáků znovu se naučit melodie, které v jejich populacích postupně zanikají. Ukazuje to pokus v argentinském Buenos Aires, kde se podařilo obnovit jednu z téměř zapomenutých „písní“ místního druhu strnadce ranního.
včera v 06:30‌‌

U pobřeží Turecka našli dosud nejstarší pozůstatky lodi

Lidé se plavili po Středozemním moři už před skoro pěti tisíci lety, naznačuje nový archeologický objev. Nedaleko tureckého ostrova se našel vrak starověké lodi, který přepisuje dějiny mořeplavby.
15. 10. 2026‌‌

Česko je třetí na světě v počtu transplantací. Pokrok za dvacet let je obrovský, říká lékařka

Tématu transplantací se lékařka Silvie Rajnochová-Bloudíčková věnuje celý svůj profesní život. V rozhovoru pro ČT24 vysvětluje, že za dvacet let doznal obor obrovského pokroku, a přibližuje, jak vypadá budoucnost pro lidi, kteří jednou budou potřebovat nové orgány.
15. 10. 2026‌‌

Zaměstnance OpenAI obvinili z pokusu odposlouchávat vedení

Americké federální úřady obvinily zaměstnance společnosti OpenAI z pokusu o odposlouchávání jejího vedení. Výrobce chatbotu ChatGPT ujišťuje, že neunikla žádná citlivá data. Firma navíc čelí žalobě osmi amerických států, podle nichž její chatbot ohrožuje děti a navádí je k sebepoškozování či násilí vůči ostatním.
15. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.