Experiment v CERNu odkryl chybějící dílek klimatického puzzle

Nahrávám video
Aerosoly nad Amazonií
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

Artemis II se vrátila na Zemi. Přistání do oceánu proběhlo úspěšně

Mise Artemis II, při které první lidé od sedmdesátých let minulého století obletěli Měsíc, v noci na sobotu ukončila svou více než milion kilometrů dlouhou cestu. Čtveřice astronautů v kosmické lodi Orion proletěla atmosférou a dopadla do Tichého oceánu nedaleko západoamerického San Diega. Manažer programu Orion Howard Hu na tiskové konferenci uvedl, že tento den představuje začátek nové éry lidského průzkumu vesmíru.
včeraAktualizovánopřed 2 hhodinami

Vědci popsali šimpanzí „občanskou válku“ v Ugandě

V ugandském národním parku Kibale propukly mezi dvěma frakcemi šimpanzí skupiny Nogo boje, které vědci přirovnávají k občanské válce. Vyplývá to ze studie, která vyšla v odborném časopise Science.
před 19 hhodinami

Tučňák císařský se stal ohroženým druhem

Mezi ohrožené druhy se nyní počítá tučňák císařský, oznámila Mezinárodní unie ochrany přírody (IUCN). Posun z kategorie téměř ohrožených do kategorie ohrožených podle expertů odráží sílící dopady klimatické změny. Ta postihuje zejména druhy životně závislé na mořském ledu v Antarktidě, jehož ubývá.
před 22 hhodinami

TEST: Jak si umělé inteligence poradí s rozeznáním falešné fotografie?

Fotografie, ty pravé i falešné, se staly v současné době jednou z nejsilnějších zbraní informační a dezinformační války. Jak dobře je umí rozpoznat současné modely umělých inteligencí (AI), se pokusila ověřit vědecká redakce ČT24. Tématu se bude věnovat i pořad De facto v sobotu od 12:30.
včera v 07:01

Kosmická loď Orion využila gravitační prak. Manévr sebral energii Zemi

Při popisu letu mise Artemis II k Měsíci a jejího návratu k Zemi se často píše o manévru takzvaného gravitačního praku, kterým si kosmická loď Orion pomohla k vyšší rychlosti a správné dráze. Jak ale tento manévr funguje a proč ho kosmické agentury tak často využívají?
9. 4. 2026

Země je křehká planeta, z těch pohledů běhal mráz po zádech, říkají astronauti

Křehkost planety Země v nezměrném vesmíru či krása úplného zatmění Slunce za odvrácenou stranou Měsíce patří k nejsilnějším dojmům, které popsali astronauti mise Artemis II novinářům dva dny před návratem na Zemi. Šéf mise Reid Wiseman za nejsilnější okamžik označil pojmenování měsíčního kráteru po své zesnulé ženě Carroll. Loď Orion se po obletu Měsíce vrací se spoustou zajímavých fotografií a příběhů, o něž se astronauti chtějí podělit s ostatními, řekl pilot Victor Glover.
9. 4. 2026

Vědci začali na poli u Olomouce testovat geneticky upravený ječmen

Dvě nové, geneticky upravené linie ječmene ve středu vědci vyseli na pokusném poli v okrajové části Olomouce, aby ověřili, jak se modifikace vlastností této obilniny projeví v běžných podmínkách mimo laboratoř. Výsledky pomohou při šlechtění plodin odolnějších vůči měnícímu se klimatu.
9. 4. 2026

Němečtí vědci objevili u Antarktidy zatím nepopsaný ostrov

Mezinárodní expedice ve Weddellově moři v antarktické oblasti objevila ostrov, který dosud nebyl uveden na žádných mapách. Oznámil to bremerhavenský Institut Alfreda Wegenera (AWI), na jehož ledoborci Polarstern se vědci plaví.
9. 4. 2026
Načítání...