Есть ли у Земли проблема накопления пыли?
Оценки варьируются в зависимости от того, сколько космической пыли и метеоритов попадает в атмосферу Земли каждый день, но колеблются в пределах от 5 до 300 метрических тонн, причем оценки сделаны на основе спутниковых данных и экстраполяции падений метеоритов. Дело в том, что никто точно не знает наверняка, и до сих пор не было никаких реальных скоординированных усилий, чтобы это выяснить. Но новое проектное предложение под названием «Космическая пыль в земной атмосфере» (CODITA) даст более точные оценки того, сколько материала попадает на Землю, а также как оно может повлиять на атмосферу.
«У нас есть загадка - оценки того, сколько пыли попадает, варьируются в сто раз», - сказал Джон Плэйн из Университета Лидса в Великобритании. «Цель CODITA - устранить это огромное несоответствие».
Даже если мы считаем пространство пустым, если бы весь материал между Солнцем и Юпитером был сжат, он образовал бы луну шириной 25 км.
Итак, сколько из этого материала - остатки от образования планет, осколки комет, столкновения с астероидами и т. Д. - встречается с Землей? Спутниковые наблюдения показывают, что 100-300 метрических тонн космической пыли поступают в атмосферу каждый день. Эта цифра исходит из скорости накопления в полярных ледяных кернах и глубоководных отложениях редких элементов, связанных с космической пылью, таких как иридий и осмий.
Но другие измерения, которые включают наблюдения метеорологических радиолокаторов, лазерные наблюдения и измерения на высотных летательных аппаратах, показывают, что входная мощность может составлять всего 5 метрических тонн в день.
Знание различий может оказать большое влияние на наше понимание таких вещей, как изменение климата и серебристых облаков, а также химию озона и океана.
«Если поступление пыли составляет около 200 тонн в день, то частицы перемещаются вниз через среднюю атмосферу значительно быстрее, чем принято считать», - сказал Плэйн. «Если 5-тонная цифра верна, нам необходимо существенно пересмотреть наше понимание того, как пыль развивается в Солнечной системе и переносится из средней атмосферы на поверхность».
Когда частицы пыли приближаются к Земле, они попадают в атмосферу с очень высокой скоростью, от 38 000 до 248 000 км / час, в зависимости от того, движутся ли они в одном направлении или противоположно движению Земли вокруг Солнца. Частицы подвергаются очень быстрому нагреву в результате столкновений с молекулами воздуха, достигая температуры, значительно превышающей 1600 градусов Цельсия. Частицы диаметром более 2 миллиметров производят видимые «падающие звезды», но большая часть массы частиц пыли, попадающих в атмосферу, по оценкам, намного меньше этой, поэтому ее можно обнаружить только с помощью специализированных метеорологических радаров.
Металлы, впрыскиваемые в атмосферу от испаряющихся частиц пыли, участвуют в разнообразных явлениях, связанных с изменением климата.
«Космическая пыль связана с образованием« серебристых »облаков - самых высоких облаков в атмосфере Земли. Частицы пыли обеспечивают поверхность для образования кристаллов льда облака. Эти облака развиваются в течение лета в полярных регионах, и они, похоже, являются индикатором изменения климата », - сказал Плэйн. «Металлы из пыли также влияют на химический состав озона в стратосфере. Количество присутствующей пыли будет важно для любых геоинженерных инициатив по увеличению сульфатного аэрозоля для компенсации глобального потепления. Космическая пыль также оплодотворяет океан железом, которое имеет потенциальную обратную связь с климатом, потому что морской фитопланктон выделяет связанные с климатом газы ».
Команда CODITA также будет использовать лабораторное оборудование для решения некоторых из наименее понятных аспектов проблемы.
«В лаборатории мы будем смотреть на природу испарения космической пыли, а также на формирование частиц метеорного дыма, которые играют роль в зарождении льда и замерзании полярных стратосферных облаков», - сказал План. «Результаты будут включены в химико-климатическую модель всей атмосферы. Это позволит впервые последовательно моделировать эффекты космической пыли от внешней Солнечной системы до поверхности Земли ».
Компания CODITA получила грант в размере 2,5 млн. Евро от Европейского исследовательского совета для изучения выбросов пыли в течение следующих 5 лет. Международная команда, возглавляемая Plane, состоит из более чем 20 ученых из Великобритании, США и Германии. Самолет представил информацию о проекте на Национальной астрономической встрече в Великобритании на этой неделе.
Источник: Jodrell Bank Центр Астрофизики
