Молнии и невидимые разряды производят молекулы, очищающие атмосферу

Молнии расщепляют молекулы азота и кислорода в атмосфере, создавая реакционноспособные химические вещества, влияющие на парниковые газы. Теперь группа атмосферных химиков и специалистов по молниям обнаружила, что молнии и, что удивительно, невидимые разряды, которые нельзя увидеть камерами или невооруженным глазом, производят огромное количество гидроксильного радикала (OH) и гидропероксильного радикала (HO₂).

Гидроксильный радикал важен в атмосфере, поскольку он инициирует химические реакции и расщепляет такие молекулы, как парниковый газ метан. OH является основным драйвером многих изменений состава атмосферы.

Данные были получены с прибора на самолете, который в 2012 году летал над Колорадо и Оклахомой, изучая химические изменения, которые грозы и молнии вносят в атмосферу. Исследователи сообщают о своих результатах 29 апреля в Science First Release и Journal of Geophysical Research—Atmospheres.

Изначально команда Уильяма Бруна из Университета Пенсильвании приняла огромные сигналы OH и HO₂, обнаруженные в облаках, за шум прибора. Однако последующий лабораторный анализ и перепроверка данных показали, что эти сигналы реальны и связаны с измерениями молний с земли. Прибор фиксировал высокие уровни гидроксила и гидропероксила в областях облака, где не было видимой молнии, а лабораторные эксперименты подтвердили, что слабые электрические токи, менее энергичные, чем у видимой молнии, могут производить те же компоненты.

В то время как исследователи обнаружили OH и HO₂ в областях с невидимыми разрядами, они нашли мало свидетельств присутствия озона и не нашли доказательств образования оксида азота, для которого требуется видимая молния. Если невидимые разряды происходят регулярно, то гидроксил и гидропероксил, создаваемые этими электрическими событиями, необходимо включать в атмосферные модели. В настоящее время этого не делается.

По оценкам исследователей, OH, генерируемый молниями во всех грозах по всему миру, может быть ответственен за весьма неопределенные, но существенные 2–16% глобального атмосферного окисления гидроксильным радикалом. Эти результаты имеют высокую неопределенность, отчасти из-за неизвестности, как эти измерения, проведенные над Колорадо и Оклахомой, применимы к остальному земному шару, особенно к тропикам, где структура штормов иная. Для уменьшения этой неопределенности необходимы дополнительные измерения с самолетов.