توفر تجارب المحور معلومات غير مسبوقة فيما يتعلق بتكوين السحابة

ومع ذلك، فإن الآلية التي تعمل بها الأشعة الكونية على تسريع تكوين السحب تفسر فقط ما يحدث في الغلاف الجوي العلوي. في الغلاف الجوي السفلي، هناك حاجة إلى آثار مواد إضافية، على الأرجح نتاج التلوث البشري

تظهر نتائج مشروع CLOUD، الذي أجري في سيرن (أكبر مركز لأبحاث الجسيمات في العالم الواقع على الحدود السويسرية الفرنسية، غرب مدينة جنيف)، أن مسارات البخار، التي تعتبر حتى الآن مسؤولة عن تكوين الهباء الجوي في الغلاف الجوي السفلي، لا يمكن أن يفسر سوى جزء صغير من ناتج الهباء الجوي المرصود. وتظهر النتائج أيضًا أن عملية التأين الناشئة عن الأشعة الكونية تزيد بشكل كبير من تكوين الهباء الجوي. تعتبر القياسات الدقيقة مثل هذه مهمة للحصول على فهم كمي لتكوين السحب، ويمكن أن تساهم في تقييم أفضل لتأثيرات السحاب في النماذج المناخية.

مشروع CLOUD (Cosmic Leaving Outdoor Droplets) هو تجربة تستخدم غرفة سحابية لفحص العلاقة المحتملة بين الأشعة الكونية في المجرة وتكوين السحب. وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام مسرع عالي الطاقة، موجود في مسرع الجسيمات المحوري، لدراسة علوم الغلاف الجوي والمناخ (ويكيبيديا).

وفي مقال نشر في المجلة العلمية Nature، يصف مشروع CLOUD النتائج الأولى التي توصل إليها. يهدف هذا المشروع إلى دراسة تأثير الأشعة الكونية (الأشعة عالية الطاقة الصادرة من خارج الأرض) على تكوين الهباء الجوي - جزيئات سائلة أو صلبة صغيرة منتشرة في الغلاف الجوي - في ظل ظروف مختبرية خاضعة للرقابة. يُعتقد أن الهباء الجوي هو المسؤول عن جزء كبير من نوى تكوين قطرات السحب. ولذلك فإن فهم عملية تكوين الهباء الجوي مهم لفهم المناخ.

وقال المتحدث باسم المشروع جاسبر كيركبي: "إن هذه النتائج الجديدة من مشروع CLOUD مهمة لأننا تمكنا من الحصول على عدد من الملاحظات الأولية المتعلقة بالعمليات الجوية المهمة للغاية". "لقد اكتشفنا أن الأشعة الكونية تزيد بشكل كبير من تكوين جزيئات الهباء الجوي في الغلاف الجوي الأوسط وفوقه. يمكن أن تتطور هذه الهباء الجوي في النهاية إلى نوى تشكل السحب. وفي الوقت نفسه، وجدنا أن الأبخرة التي كان يُعتقد سابقًا أنها مسؤولة عن التكوين الكامل للهباء الجوي في الغلاف الجوي السفلي لا يمكنها سوى تفسير جزء صغير من الملاحظات - حتى في ضوء تضخيم الأشعة الكونية.

يلعب الهباء الجوي دورًا مهمًا في المناخ. تعكس الهباء الجوي أشعة الشمس وتنتج قطرات سحابية. وبالتالي فإن المزيد من الهباء الجوي سيؤدي إلى تفتيح السحب وإطالة مدتها. وتشير التقديرات الحالية إلى أن حوالي نصف قطرات السحب تبدأ بتراكم الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي بكميات صغيرة للغاية فقط. وتتطور بعض هذه العناقيد الأولية وتصل إلى أحجام كافية لتصبح نواة لتكوين قطيرات السحب.

تعتبر آثار حمض الكبريتيك وأبخرة الأمونيا ذات أهمية كبيرة في هذه العملية، وتشارك في جميع نماذج الغلاف الجوي، ولكن الآلية والمعدل الذي تشكل به الركام مع جزيئات الماء لم يتم فهمه إلا بشكل محدود حتى الآن.

وأظهرت نتائج المشروع أن بخار حمض الكبريتيك وبخار الماء في الغلاف الجوي على بعد عدة كيلومترات يمكن أن ينتجا عناقيد بسرعة، وأن الأشعة الكونية تزيد بالفعل معدل التكوين هذا بمقدار عشرة أضعاف أو أكثر. ومع ذلك، في الطبقة السفلية من الغلاف الجوي، على ارتفاع كيلومتر واحد فوق سطح الأرض، تظهر نتائج المشروع أن هناك حاجة إلى أبخرة إضافية، من الأمونيا على سبيل المثال، لهذا الغرض. تظهر الملاحظات أن أبخرة حمض الكبريتيك والماء والأمونيا وحدها - حتى مع تضخيم الأشعة السحرية - ليست كافية لتفسير الملاحظات الجوية لتكوين الهباء الجوي. ولذلك، لا بد من إدخال أبخرة إضافية في هذه العملية، ويجب أن يكون العثور على طبيعتها هو الخطوة التالية في تجارب المشروع.

وقال المتحدث باسم المشروع: "لقد كانت مفاجأة كبيرة اكتشاف أن تكوين الهباء الجوي في الغلاف الجوي السفلي لا ينتج عن أبخرة حامض الكبريتيك والماء والأمونيا فقط". "الآن من الضروري معرفة ما هي الأبخرة الإضافية المشاركة في العملية، سواء كانت طبيعية أو من صنع الإنسان، وكيف تؤثر على السحب. وستكون هذه مهمتنا القادمة."

ويتضمن مشروع CLOUD غرفة تجريبية متقدمة حيث يمكن محاكاة الظروف الجوية مع الحصول على درجة عالية من التحكم والدقة، بما في ذلك تركيز آثار البخار التي تشجع على تكوين الهباء الجوي. يوفر شعاع الجسيمات من مسرع الجسيمات المحور مصدرًا صناعيًا وقابلاً للضبط للأشعة الكونية.
أخبار الدراسة