Har Jorden et støvopbygningsproblem?
Estimater varierer over, hvor meget kosmisk støv og meteoritter, der kommer ind i Jordens atmosfære hver dag, men spænder overalt fra 5 til 300 metriske ton, med estimater foretaget af satellitdata og ekstrapolationer af meteoritfald. Ting er, at ingen kender helt sikkert med det, og indtil videre har der ikke været nogen reel koordineret indsats for at finde ud af det. Men et nyt projektforslag kaldet Cosmic Dust in the Terrestrial Atmosphere (CODITA) ville give mere nøjagtige skøn over, hvor meget materiale der rammer Jorden, samt hvordan det kan påvirke atmosfæren.
”Vi har et conundrum - estimater af hvor meget støv der kommer ind varierer med en faktor på hundrede,” sagde John Plane fra University of Leeds i England. ”Målet med CODITA er at løse dette enorme uoverensstemmelse.”
Selvom vi betragter rummet som tomt, ville alt materialet mellem Solen og Jupiter komprimeres sammen, så ville det danne en måne på 25 km tværs.
Så hvor meget af disse ting - rester fra dannelsen af planeterne, affald fra kometer og asteroidekollisioner osv. - støder på Jorden? Satellitobservationer antyder, at 100-300 tons kosmisk støv kommer ind i atmosfæren hver dag. Dette tal kommer fra akkumuleringshastigheden i polære iskerner og dybhavsedimenter af sjældne elementer knyttet til kosmisk støv, såsom iridium og osmium.
Men andre målinger - som inkluderer meteorradarobservationer, laserobservationer og målinger med højhøjde-fly - indikerer, at input kan være så lavt som 5 ton pr. Dag.
At kende forskellen kunne have en stor indflydelse på vores forståelse af ting som klimaændringer og nattlige skyer såvel som ozon og havkemi.
”Hvis støvindgangen er omkring 200 ton pr. Dag, transporteres partiklerne ned gennem den midterste atmosfære betydeligt hurtigere end almindeligt antaget,” sagde Plane. ”Hvis tallet på 5 ton er korrekt, bliver vi nødt til at revidere vores forståelse af, hvordan støv udvikler sig i solsystemet, og transporteres fra den midterste atmosfære til overfladen.”
Når støvpartikler nærmer sig Jorden, kommer de ind i atmosfæren i meget høje hastigheder, alt fra 38.000 til 248.000 km / time, afhængigt af om de kredser i samme retning eller det modsatte af Jordens bevægelse omkring Solen. Partiklerne gennemgår meget hurtig opvarmning gennem kollisioner med luftmolekyler og når temperaturer godt over 1.600 grader celsius. Partikler med en diameter på mere end ca. 2 millimeter producerer synlige "stjerneskydder", men det meste af massen af støvpartikler, der kommer ind i atmosfæren, anslås at være meget mindre end dette, så det kan kun detekteres ved hjælp af specialiserede meteorradarer.
Metallerne, der indsprøjtes i atmosfæren fra fordampende støvpartikler, er involveret i en række forskellige fænomener forbundet med klimaændringer.
”Kosmisk støv er forbundet med dannelsen af 'noctilucent' skyer - de højeste skyer i jordens atmosfære. Støvpartiklerne giver en overflade til dannelse af skyens iskrystaller. Disse skyer udvikler sig om sommeren i de polare regioner, og de ser ud til at være en indikator for klimaændringer, ”sagde Plane. ”Metallerne fra støvet påvirker også ozonkemi i stratosfæren. Mængden af støv, der er til stede, vil være vigtig for alle geotekniske initiativer til at øge sulfat-aerosol for at udligne den globale opvarmning. Kosmisk støv befrugter havet også med jern, der har potentielle klimafeedbacke, fordi havets planteplankton udsender klimarelaterede gasser. ”
CODITA-teamet vil også bruge laboratoriefaciliteter til at tackle nogle af de mindst velkendte aspekter af problemet
”I laboratoriet ser vi på arten af kosmisk støvfordampning samt dannelsen af meteoriske røgpartikler, der spiller en rolle i iskerndannelse og frysning af polære stratosfæriske skyer,” sagde Plane. ”Resultaterne vil blive indarbejdet i en kemi-klimamodel for hele atmosfæren. Dette vil gøre det muligt for første gang at modellere virkningerne af kosmisk støv konsekvent fra det ydre solsystem til jordoverfladen. ”
CODITA har modtaget et tilskud på 2,5 mio. EUR fra Det Europæiske Forskningsråd til at undersøge støvtilførslen i de næste 5 år. Det internationale hold, ledet af Plane, består af over 20 videnskabsfolk i England, USA og Tyskland. Plane præsenterede information om projektet på det nationale astronomimøde i England denne uge.
Kilde: Jodrell Bank Center for Astrophysics
