Raios cósmicos que interagem com a atmosfera da Terra produzindo íons que ajudam a transformar pequenos aerossóis em núcleos de condensação de nuvens - sementes nas quais as gotas de água líquidas se formam para fazer nuvens. Um protón com energia de 100 GeV interage no topo da atmosfera e produz uma cascata de partículas secundárias que ionizam moléculas quando viajam pelo ar. Um protón de 100 GeV atinge cada m2 no topo da atmosfera a cada segundo.
Crédito: Ilustração: H. Svensmark / DTU
Os núcleos de condensação de nuvens podem ser formados pelo crescimento de pequenos grupos moleculares chamados de aerossóis. Até agora foi assumido que pequenos aerossóis adicionais não cresceriam e se tornariam núcleos de condensação de nuvens, já que nenhum mecanismo era conhecido por isso. Os novos resultados revelam, tanto teórica como experimentalmente, como as interações entre íons e aerossóis podem acelerar o crescimento ao adicionar material aos pequenos aerossóis e, assim, ajudá-los a sobreviver para se tornarem núcleos de condensação de nuvens. Ele fornece uma base física para o grande número de evidências empíricas que demonstram que a atividade Solar desempenha um papel nas variações no clima da Terra. Por exemplo, o Período Temperamental Medieval em torno do ano 1000 e o período frio na Pequena Idade do Gelo 1300-1900 , ambos se encaixam nas mudanças na atividade Solar.
"Finalmente, temos a última parte do quebra-cabeça explicando como as partículas do espaço afetam o clima na Terra. Ele dá uma compreensão de como as mudanças causadas pela atividade solar ou pela atividade super nova podem mudar o clima". diz Henrik Svensmark, do DTU Space na Universidade Técnica da Dinamarca, principal autor do estudo. Os co-autores são pesquisadores seniores Martin Bødker Enghoff (DTU Space), Professor Nir Shaviv (Universidade Hebraica de Jerusalém) e Jacob Svensmark, (Universidade de Copenhague).
O novo estudo
A nova ideia fundamental no estudo é incluir uma contribuição para o crescimento de aerossóis pela massa dos íons. Embora os íons não sejam os constituintes mais numerosos na atmosfera, as interações eletromagnéticas entre íons e aerossóis compensam a escassez e fazem com que a fusão entre íons e aerossóis seja muito mais provável. Mesmo em baixos níveis de ionização, cerca de 5% da taxa de crescimento de aerossóis é devido a íons. No caso de uma super nova próxima, o efeito pode ser mais de 50% da taxa de crescimento, o que afetará as nuvens e a temperatura da Terra.
Para alcançar os resultados, foi formulada uma descrição teórica das interações entre íons e aerossóis juntamente com uma expressão para a taxa de crescimento dos aerossóis. As idéias foram então testadas experimentalmente em uma grande câmara de nuvem. Devido a constrangimentos experimentais causados pela presença de paredes da câmara, a mudança na taxa de crescimento que teve que ser medida foi da ordem de 1%, o que representa uma alta demanda de estabilidade durante os experimentos, e as experiências foram repetidas até 100 vezes na ordem para obter um bom sinal em relação às flutuações indesejadas. Os dados foram coletados durante um período de 2 anos com total de 3100 horas de amostragem de dados. Os resultados das experiências concordaram com as previsões teóricas.
A hipótese em poucas palavras
Raios cósmicos, partículas de alta energia que chovem de estrelas explodidas, eliminam elétrons de moléculas de ar. Isso produz íons, isto é, moléculas positivas e negativas na atmosfera.
Os íons ajudam os aerossóis - grupos de principalmente ácido sulfúrico e moléculas de água - a formar e tornar-se estável contra a evaporação. Esse processo é chamado de nucleação. Os pequenos aerossóis precisam crescer quase um milhão de vezes em massa para ter um efeito nas nuvens.
O segundo papel dos íons é que eles aceleram o crescimento dos pequenos aerossóis em núcleos de condensação de nuvens - sementes nas quais as gotas de água líquidas se formam para criar nuvens. Quanto mais íons, mais aerossóis se tornam núcleos de condensação de nuvens. É essa segunda propriedade dos íons, que é o novo resultado publicado na Nature Communications .
Nuvens baixas feitas com gotas de água líquidas esfriam a superfície da Terra.
As variações na atividade magnética do Sol alteram o influxo de raios cósmicos para a Terra.
Quando o Sol é preguiçoso, magneticamente falando, há mais raios cósmicos e mais nuvens baixas, e o mundo é mais frio.
Quando o Sol está ativo, menos raios cósmicos atingem a Terra e, com menos nuvens baixas, o mundo se aquece.
As implicações do estudo sugerem que o mecanismo pode ter afetado:
As mudanças climáticas observadas durante o século XX
Os arreios e os arrefecimentos de cerca de 2 ° C ocorreram repetidamente nos últimos 10 mil anos, já que a atividade do Sol e o influxo do raio cósmico variaram.
As variações muito maiores de até 10 ° C ocorrem quando o Sol e a Terra viajam através das regiões visitantes da Galaxy com diferentes números de estrelas explodindo.
Fonte do relato:
Materiais fornecidos pela Universidade Técnica da Dinamarca . Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e comprimento.
Referência de revista :
H. Svensmark, MB Enghoff, NJ Shaviv, J. Svensmark. Aumento da ionização suporta o crescimento de aerossóis em núcleos de condensação de nuvens . Nature Communications , 2017; 8 (1) DOI: 10.1038 / s41467-017-02082-2
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Universidade Técnica da Dinamarca. "O elo que falta entre estrelas, nuvens e climas explodindo na Terra: um avanço na compreensão de como os raios cósmicos das supernovas podem influenciar a cobertura da nuvem da Terra e assim o clima". ScienceDaily. ScienceDaily, 19 de dezembro de 2017.