كشفت دراسة حديثة أجراها باحثون في جامعة واشنطن في سانت لويس عن آلية جديدة في الغلاف الجوي تنتج عدداً كبيراً من الجسيمات الدقيقة وتعتبر هذه الجسيمات ذات أهمية كبيرة في بيئتنا، حيث تؤثر على تكوين السحب، وانعكاسيتها، وهطول الأمطار، والمناخ بشكل عام.
اكتشاف آلية جديدة لتكوين الجسيمات الجوية
قاد الدراسة الأستاذ جيان وانغ وفريقه، ونشرت مؤخراً في مجلة "ساينس" شمل الفريق لو شو من قسم الطاقة والهندسة البيئية والكيميائية في جامعة واشنطن، وعلماء من ناسا، والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، وNCA، وعدة جامعات أوروبية.
تحدي الفرضيات التقليدية حول تكوين الجسيمات
دراسة تكشف دور اختلاط الهواء في تشكيل الجسيمات الجوية
كان الاعتقاد السائد بين العلماء أن معظم تكوين الجسيمات يحدث في مناطق تدفق السحب، حيث تنتقل السحب إلى الطبقة العليا من التروبوسفير وتتلاشى في النهاية، مما يترك الهواء النقي لتشكيل الجسيمات الجديدة من جزيئات الغاز المتبقية. لكن الدراسة الجديدة تحدت هذا التفكير التقليدي. باستخدام بيانات من قياسات الطائرات العالمية التابعة لناسا، وجد الباحثون أن معظم الجسيمات الجديدة لا تتشكل في هذه المناطق.
دور اختلاط الهواء في تشكيل الجسيمات
بدلاً من ذلك اكتشف وانغ وزملاؤه عملية مختلفة. عندما يختلط الهواء من الستراتوسفير، الطبقة الثانية الرئيسية من الغلاف الجوي، مع الهواء من التروبوسفير، أدنى طبقة من الغلاف الجوي، تصبح الظروف مثالية لتكوين الجسيمات ، يحدث هذا الاختلاط لأن التيار النفاث يمكن أن يتسبب في انغماس الهواء الستراتوسفيري في التروبوسفير. عندما يختلط الهواء الغني بالأوزون من الستراتوسفير مع الهواء الرطب من التروبوسفير، يؤدي ذلك إلى تركيز عالٍ من الجذور الهيدروكسيلية (OH)، وهي مؤكسدات قوية تساعد في إنتاج الجزيئات التي تشكل الجسيمات الجديدة.
انتشار الظاهرة عالمياً وتأثيراتها المستقبلية
أوضح جياوشي تشانغ، المؤلف الأول للدراسة، أن هذا الاختلاط يخلق ظروفاً مثالية لتكوين الجسيمات ويحدث بشكل أكثر تكراراً مما كان يُعتقد سابقاً. وجد الفريق البحثي أن هذه الظاهرة منتشرة في جميع أنحاء العالم، حتى في المناطق النائية والنظيفة. على الرغم من أن البشر يساهمون في الجسيمات الجوية من خلال التلوث، فإن هذه العملية المكتشفة حديثاً هي عملية طبيعية تحدث في جميع أنحاء العالم.
أهمية إدراج الاكتشاف في نماذج المناخ المستقبلية
تشير الأدلة إلى أنه في المستقبل، سيزداد تكرار انغماس الهواء الستراتوسفيري في التروبوسفير بسبب التغيرات المناخية. وهذا يعني أن عملية تكوين الجسيمات هذه قد تصبح أكثر أهمية. فهم ودمج هذه العملية في نماذج المناخ يمكن أن يحسن من توقعاتنا للتغيرات المناخية وأنماط الطقس المستقبلية.
استنتاجات ودلالات الاكتشاف
في البداية كانت الملاحظات محيرة للباحثين، لكنهم أدركوا أن التركيز العالي للجذور الهيدروكسيلية عند اختلاط الهواء الستراتوسفيري والتروبوسفير لم يكن مفاجئاً. من المعروف أن هذه الجزيئات تتولد من خلال الأكسدة في الغلاف الجوي، ويخلق هذا الاختلاط بيئة مثالية لتكوين الجسيمات الجديدة. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على كيفية تكوين الجسيمات في غلافنا الجوي، مما يعزز فهمنا للكيمياء الجوية وتأثيرها على المناخ.
