Heeft de aarde een stofopbouwprobleem?
Schattingen variëren van hoeveel kosmisch stof en meteorieten elke dag de atmosfeer van de aarde binnenkomen, maar variëren van 5 tot 300 ton, met schattingen gemaakt van satellietgegevens en extrapolaties van meteorietvallen. Het punt is dat niemand het echt zeker weet en tot nu toe zijn er geen echte gecoördineerde inspanningen geweest om erachter te komen. Maar een nieuw projectvoorstel genaamd Cosmic Dust in the Terrestrial Atmosphere (CODITA) zou nauwkeurigere schattingen opleveren van hoeveel materiaal de aarde treft, en hoe het de atmosfeer zou kunnen beïnvloeden.
"We hebben een raadsel - schattingen van hoeveel stof er binnenkomt, variëren met een factor honderd", zegt John Plane van de Universiteit van Leeds in het VK. "Het doel van CODITA is om deze enorme discrepantie op te lossen."
Ook al beschouwen we de ruimte als leeg, als al het materiaal tussen de zon en Jupiter samen zou worden samengedrukt, zou het een maan van 25 km doorsnee vormen.
Dus hoeveel van dit spul - overblijfselen van de vorming van de planeten, puin van kometen en asteroïde-botsingen, enz. - komt de aarde tegen? Satellietwaarnemingen suggereren dat er elke dag 100-300 ton kosmisch stof in de atmosfeer terechtkomt. Dit cijfer is afkomstig van de accumulatiesnelheid in poolijskernen en diepzeesedimenten van zeldzame elementen die verband houden met kosmisch stof, zoals iridium en osmium.
Maar andere metingen - waaronder meteorradarwaarnemingen, laserwaarnemingen en metingen door vliegtuigen op grote hoogte - geven aan dat de invoer zo laag zou kunnen zijn als 5 ton per dag.
Als u het verschil kent, kan dit een grote invloed hebben op ons begrip van zaken als klimaatverandering en nachtlichtende wolken, maar ook op de ozon- en oceaanchemie.
"Als de stofinvoer ongeveer 200 ton per dag is, worden de deeltjes aanzienlijk sneller door de middelste atmosfeer getransporteerd dan algemeen wordt aangenomen", aldus Plane. "Als het cijfer van 5 ton correct is, zullen we ons begrip van hoe stof in het zonnestelsel evolueert en van de middelste atmosfeer naar de oppervlakte wordt getransporteerd, aanzienlijk moeten herzien."
Wanneer stofdeeltjes de aarde naderen, komen ze de atmosfeer binnen met zeer hoge snelheden, alles van 38.000 tot 248.000 km / uur, afhankelijk van of ze in dezelfde richting draaien of het tegenovergestelde van de beweging van de aarde rond de zon. De deeltjes worden door botsingen met luchtmoleculen zeer snel verhit en bereiken temperaturen van meer dan 1.600 graden Celsius. Deeltjes met een diameter van meer dan ongeveer 2 millimeter produceren zichtbare "vallende sterren", maar het grootste deel van de massa stofdeeltjes die de atmosfeer binnenkomen, is naar schatting veel kleiner dan dit, en kan dus alleen worden gedetecteerd met behulp van gespecialiseerde meteoorradars.
De metalen die door verdampende stofdeeltjes in de atmosfeer worden geïnjecteerd, zijn betrokken bij een breed scala aan verschijnselen die verband houden met klimaatverandering.
'Kosmisch stof wordt geassocieerd met de vorming van' nachtlichtende 'wolken - de hoogste wolken in de atmosfeer van de aarde. De stofdeeltjes vormen een oppervlak voor de vorming van de ijskristallen van de wolk. Deze wolken ontwikkelen zich in de zomer in de poolgebieden en ze lijken een indicator te zijn voor klimaatverandering ', aldus Plane. 'De metalen uit het stof hebben ook invloed op de ozonchemie in de stratosfeer. De hoeveelheid stof die aanwezig is, is belangrijk voor alle geotechnische initiatieven om de sulfaataërosol te vergroten om de opwarming van de aarde tegen te gaan. Kosmisch stof bevrucht de oceaan ook met ijzer, dat potentiële klimaatfeedbacks heeft omdat marien fytoplankton klimaatgerelateerde gassen uitstoot.
Het CODITA-team zal ook laboratoriumfaciliteiten gebruiken om enkele van de minst goed begrepen aspecten van het probleem aan te pakken
"In het lab kijken we naar de aard van de verdamping van kosmische stof, evenals naar de vorming van meteorische rookdeeltjes, die een rol spelen bij de vorming van ijs en het bevriezen van polaire stratosferische wolken", zei Plane. “De resultaten worden verwerkt in een chemisch-klimaatmodel van de hele atmosfeer. Dit zal het voor het eerst mogelijk maken om de effecten van kosmisch stof consistent van het buitenste zonnestelsel naar het aardoppervlak te modelleren. "
CODITA heeft een subsidie van 2,5 miljoen euro ontvangen van de European Research Council om de stofinvoer in de komende 5 jaar te onderzoeken. Het internationale team, geleid door Plane, bestaat uit meer dan 20 wetenschappers in het VK, de VS en Duitsland. Plane presenteerde deze week informatie over het project tijdens de National Astronomy-bijeenkomst in het VK.
Bron: Jodrell Bank Center for Astrophysics
