Tutkijat ovat vihdoin onnistuneet kuvaamaan ensimmäiset molekulaariset askeleet ilman jodihöyryjen hiukkasten muodostumisessa.
Onnistumisen mahdollisti kvanttikemiallinen mallinnus. Laskelmissa yhdistettiin Réunionin saarten kenttäkokeiden tulokset Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa Cernissä tehtyisiin laboratoriokokeisiin, jotka simuloivat tarkasti ilmakehän olosuhteita.
Tutkimuksen tulokset julkaistiin arvostetussa Nature Chemistry -lehdessä.
Ilmakehän pienhiukkasten muodostuminen on äärimmäisen tärkeä ilmiö, joka kytkeytyy sekä suoraan että epäsuorasti jokapäiväiseen hyvinvointiimme.
Hiukkasten muodostuminen vaikuttaa sekä paikalliseen ilmanlaatuun että pilvien muodostumiseen ja sitä kautta ilmastoon.
Vaikka ilmiötä on tutkittu vuosikymmeniä, sen molekyylitason yksityiskohdat ovat olleet huonosti tunnettuja.
Ilmakehän jodipitoisuus on noussut
Ilmakehän sekundääriset hiukkaset syntyvät lähinnä rikin, hiilen ja jodin hapettuneista yhdisteistä. Yhdisteet muodostuvat, kun kaasumaiset molekyylit hapettuvat ja sen jälkeen takertuvat toisiinsa.
Rikkiyhdisteiden merkitys hiukkasten muodostumisessa on viime vuosikymmeninä vähentynyt, kun polttoaineita ja palamisprosessia on saatu puhdistettua.
Samaan aikaan ilmakehän jodipitoisuus on kuitenkin tasaisesti noussut ja jodihaposta tullut yhä isompi osa ilman hiukkasmuodostuksen palapeliä.
On siksi tärkeää tietää, kuinka jodiemissiot muuntuvat kaasumaisista lähtöaineista hiukkasmaisiksi lopputuotteiksi.
Mallinnus suomalaisvoimin
Kansainvälisen tutkimushankkeen ydinryhmä koostui Helsingin, Tampereen ja Coloradon yliopistojen tutkijoista.
Suomalaisten työpanos oli erityisen keskeinen kvanttikemiallisen mallinnuksen tekemisessä.
”Kemiallisten reaktioiden mekanismeja ja nopeuksia ennustettiin kvanttimekaniikan perusteista lähtien”, kertoo professori Theo Kurten Helsingin yliopistosta.
Hänen mukaansa jodiin liittyvät kemialliset reaktiot ovat poikkeuksellisen haastavia, sillä jodiatomi on suurikokoinen. Atomin sisimpien elektronien käsittelyssä täytyy siksi ottaa kvanttimekaniikan lisäksi huomioon myös suhteellisuusteoria.
(Kuva Adobe Stock) Ilmakehän pienhiukkaset vaikuttavat pilvien muodostumiseen, paikalliseen ilmanlaatuun ja ilmastoon sekä koko planeetan ilmastoon.
Aiheesta aiemmin:
