Как таинственная молекула поможет охладить землю

Неуловимая молекула в земной атмосфере может оказать существенную помощь в охлаждении планеты. Молекулы называются бирадикалы Криги (названы в честь немецкого химика Рудольфа Криги (Rudolf Criegee)), у них короткий жизненный цикл, и они образуются в атмосфере Земли, когда озон вступает в реакцию с алкенами (группа органических соединений).

Хотя ученые знали об их существовании на протяжении многих десятилетий, они не могли до сих пор непосредственно исследовать процесс вступления молекул в реакцию с другими атмосферными соединениями, которые загрязняют воздух, а именно: диоксид азота и двуокись серы.

Ученые использовали новый метод для создания в лабораторных условиях молекул Криги, а затем провели эксперимент по вступлению их в реакцию с несколькими атмосферными соединениями. Они обнаружили, что результатом реакции с загрязнителями является выработка аэрозолей, мелких частиц, которые отражают солнечные излучения обратно в космос, причем скорость отражения намного выше, чем предполагалось ранее.

"Учитывая тот факт, что 90 процентов алкенов в атмосфере, которые вырабатывают эти молекулы, "приходят" из земных экосистем, это говорит о том, что экосистемы борются с изменениями климата более эффективно чем мы думали", - говорит соавтор исследования Карл Персиваль (Carl Percival), атмосферный химик в университете Манчестера в Великобритании. "Самое важное послание для человечества заключается в том, что мы должны защитить экосистемы, которые мы оставили без внимания".

Персиваль отметил, что ученые пока еще не готовы использовать данные молекулы для генерирования большего количества аэрозолей с целью охлаждения планеты. Главное, по его словам, это сохранение экосистем.

Измерение бирадикалов

В 1949 году химик Криги предположил, что когда озон вступает в реакцию с углеводородами, такими как алкены, формируются бирадикалы – реактивные молекулы, между которыми отсутствуют химические связи. Эти бирадикалы, предположительно, играют существенную роль при удалении загрязняющих веществ из нижних слоев атмосферы (этот процесс называется окислением), а также при формировании вторичных органических аэрозолей (первичные аэрозоли "приходят" из таких источников как брызги морской воды или пыль, в то время, как вторичные аэрозоли – это результат реакции атмосферных газов).

Несмотря на многочисленные теоретические исследования и косвенные измерения бирадикалов, у ученых были большие трудности с тем, чтобы напрямую изучить их взаимодействие с ключевыми атмосферными соединениями.

"Реакции проходят очень быстро, и очень быстро исчезают, поэтому ученые не могут сделать соответствующие измерения", - говорит Персиваль. Чтобы решить эту проблему он и его коллеги создали в лабораторных условиях простейшую молекулу Криги, формальдегид азота.

Затем исследователи добавили к молекуле несколько атмосферных загрязнителей (диоксид азота, серный газ, оксид азота) и измерили реакцию. Они обнаружили, что реакция молекул с азотной и серной двуокисью газа произошла неожиданно быстро, тем самым дав ученым понять, что молекулы Криги очень эффективны при удалении загрязняющих веществ из атмосферы.

Все только начинается

Джордж Марстон (George Marston), химик из университета Рединга в Великобритании, который не принимал участия в исследовании, также был крайне удивлен скоростью реакции. "Полученные результаты действительно неожиданные, но дело в том, что данные молекулы никогда раньше так подробно не изучались, поэтому трудно было предположить исход эксперимента".

Марстон подчеркивает, что данное исследование может серьезно повлиять на понимание атмосферного окисления, процесса, с помощью которого можно удалять загрязняющие вещества из атмосферы и повлиять на климат Земли.

Просмотров: 210