Cum se formeaza norii? Ce influenta au razele cosmice asupra acestora? Dar activitatea de pe Terra si anume aerosolii care rezulta in urma diverselor procese? Intrebari care au nevoie de un raspuns daca vrem sa intelegem cum ar putea evolua clima si care ar putea sa fie efectul activitatii noastre asupra acesteia. Un experiment la CERN, Geneva, CLOUD, studiaza influenta diversilor factori, inclusiv a fasciculelor de particule asupra formarii norilor.

La laboratorul CERN de la Geneva se studiaza multe procese interesante din domeniul fizicii particulelor elementare si al fizicii nucleare: de la bosonul Higgs la antimaterie, de la primele clipe ale Universului (plasma de cuarci si gluoni) la posibila existenta a particulelor supersimetrice. La Geneva insa se efectueaza si alt gen de experimente, care au de-a face in mod direct cu viata noastra de zi cu zi. Printre acestea se numara si interesantul experiment CLOUD (Cosmic Leaving Ootdoor Droplets), care studiaza influenta diversilor factori in formarea norilor in conditii diverse de presiune si temperatura.

Ce anume face CLOUD?

Inca din anii  ’70 a fost facuta ipoteza cum ca razele cosmice, particule care ajung pe Pamant din Univers (in mare parte protoni care pot avea energii foarte mari), ionizand atomii din moleculele din aer ar prodice ioni in jurul carora s-ar putea condensa particulele de aerosol existente in atmosfera. Aerosolii sunt micro-particule solide, lichide sau gazoase aflate in suspesie in atmosfera, care au dimensiuni de la cativa nanometri (a miliarda parte dintr-un metru) la cativa microni (a milioana parte dintr-un metru). Pot lua nastere in urma diverselor procese, printre care si cele rezultate in urma activitatii noastre (gazele emise de animalele de la ferme, arderile din centralele electrice etc etc). Aerosolii si modul in care acestia evolueaza in atmosfera influenteaza in mod drastic clima, absorbind sau reflectand lumina de la Soare.

CLOUD studiaza deci cum pot influenta particulele cosmice condensarea aerosolilor si evolutia acestora, cu ajutorul unei camere (un cilindru din otel cu un volum de circa 26 metri cubi) in care cercetatorii pun aer in conditii de temperatura si presiune variabile. Aerul este extrem de pur, fiind sintetizat direct din oxigen si azot lichid.

Aceast gaz (aer pur) este continut in camera CLOUD unde temperatura poate varia intre -70 C si +30 C, presiunea putand varia la randul ei. In acest mod sunt reproduse conditii din atmosfera la diverse altitudini – ajungandu-se pana la troposfera.

Pentru a reproduce lumina soarelui este utilizata o lampa de ultraviolete; aceasta lumina este necesara pentru a intelege procesele induse de catre radiatia solara in atmosfera.

In final, pentru a simula radiatia cosmica aceasta camera este supusa unui fascicul de pioni de la acceleratorul PS de la CERN Geneva. Cercetatorii pot introduce diverse tipuri de aerosoli in cantitati variabile si studia modul in care acestia evolueaza sub influenta fascicolului  de pioni. Pot astfel intelege, de exemplu, cum se formeaza si evolueaza norii, cu rezultate extrem de interesante si importante.

S-a ajuns astfel la concluzia ca urme de acid sulfuric si vapori de amoniac la altitudini mari  pot duce rapid la formarea norilor; procesul este accelerat pana la un factor 10 de razele cosmice. La altitudini joase insa aceste procese explica doar o mica parte din formarea norilor; la aceste altitudini conteaza mult aerosolii produsi de om, de exemplu prin arderi de carbune sau a altor materiale fosile si prin gazele rezultate de la animalele de la marile ferme.

CLOUD isi va continua activitatea in urmatorii 10 ani cu obiectivul de a intelege mai bine si a caracteriza o serie de procese extrem de importante pentru evolutia climei. Vor fi studiati o serie intreaga de aerosoli, in diverse concentratii si combinatii. Printre acestia un rol important il joaca cei rezultati in urma activitatii umane. Vom reusi sa intelegem mai bine ce efecte avem noi asupra climei si cum putem sa o influentam.

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro