Солнечный свет изменяет аэрозоли в облаках

Современные климатические модели рассматривают органические аэрозоли как статичные углеродные молекулы. Однако учёные из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) и Калифорнийского университета в Ирвайне (UCI) показали, что эти частицы очень динамичны. Воздействие солнечного света радикально меняет их химический состав, что, в свою очередь, влияет на их поведение — вопрос, представляющий большой интерес для учёных и климатологов. Иллюстрация к этому исследованию украсила обложку журнала Physical Chemistry Chemical Physics.

Нынешние компьютерные модели атмосферы не учитывают эволюцию химического состава органических аэрозолей. Между тем, даже небольшие изменения в составе частиц могут влиять на окружающую среду. Например, солнечный свет «отбеливает» коричневые частицы, делая их белыми и снижая количество поглощаемого ими тепла. В глобальном масштабе изменение поглощения тепла может иметь серьёзные последствия. Учёт этих химических изменений позволит учёным уточнить атмосферные модели и лучше моделировать эффекты от изменений в окружающей среде и регулирующих мерах.

В серии экспериментов команда синтезировала органические аэрозоли, углеродсодержащие компоненты которых повсеместно встречаются в атмосферных частицах, поступая из самых разных источников — от сосен до дизельных грузовиков. Частицы подвергали воздействию света, имитирующего спектр солнечной энергии, и анализировали с помощью масс-спектрометров высокого разрешения в EMSL.

Исследователи обнаружили, что солнечный свет меняет химическую структуру и физические свойства частиц, разрушая относительно крупные органические молекулы на более мелкие фрагменты. «Мы выяснили, что воздействие солнечного света делает частицы всё более окисленными и кислыми, что, в свою очередь, облегчает их способность к нуклеации воды и формированию облачных капель», — пояснил профессор-физикохимик UCI Сергей Низкородов, руководивший исследованием.

Оптические свойства частиц также меняются: свет вызывает их «выцветание» и снижает способность поглощать свет. Это исследование подчёркивает сложность и динамическую природу атмосферных частиц, которые могут оказывать значительное влияние на окружающую среду.