Meie planeeti ülekuumenemise eest kaitsva pilvkatte tekkes on kõige tähtsamad nanomõõtmeis atmosfääriosakesed. Need tekivad nii taimede elutegevuse kui ka inimtegevusega kaasnevate keemiliste protsesside käigus.

Äsja avaldatud uuringus analüüsis rahvusvaheline uurimisrühm, kuidas tekivad atmosfääri aerosooliosakesed joodi oksüdeerumise tagajärjel. Selline protsess toimub eriti hoogsalt merelises keskkonnas, sest joodi eraldub merevette näiteks planktoni ja taimestiku elutegevuse tulemusena.

Teadlased uurisid osakeste moodustumise ja kasvu kiirust temperatuurivahemikus –10 kuni +10 kraadi. Nad leidsid, et molekulaarne jood laguneb ka nõrga päikesevalguse korral, ja et UV-kiirgust polegi vaja.

Joodist tekkinud osakeste kasvukiirus on väga suur, ületades isegi väävelhappe ja ammoniaagi tekitatud osakeste kasvutempot samadel tingimustel. Tekkinud osakesed koosnevad ainult joodiühenditest ja nende kasvu piirab vaid molekulide põrketihedus. See protsess on eriti oluline merelises keskkonnas ja piirkondades, kus teiste osakesi tekitavate ühendite kogused on väikesed, näiteks Arktika ja Antarktika rannikualadel.

Uuringu tulemused näitavad, et joodhape on väga oluline atmosfääri aerosooliosakesi moodustav ühend puhtas merelises keskkonnas. Seal on tema tähtsus isegi suurem kui enamasti inimtekkelisel väävelhappel. Samuti on joodist tekkinud osakesed väga tõhusad pilvetekke tuumad.

Arktikas on mõõdetud regulaarseid atmosfääri aerosooliosakeste puhanguid, mille algaine on just jood. Uued atmosfääriosakesed moodustavad ka pilvi. Joodiheide on viimase 70 aasta jooksul kolmekordistunud ja ilmselt kasvab see merejää kahanedes veelgi. Kui tavaliselt on aerosooliosakeste tekkel täiendava peegelduvuse tõttu kliimat jahutav efekt, siis polaaraladel on selle mõju sootuks vastupidine. Kuna seal on maapind valge, võib lisandunud pilvkate kliimat hoopis soojendada.

Tartu Ülikooli keskkonnafüüsika professori ja uuringu ühe kaasautori Heikki Junnineni sõnul on selline atmosfääriosakeste tekkemehhanism teadlaste jaoks täiesti uus. Seepärast on avastusel laiaulatuslik mõju kogu kliimasüsteemi mõistmisele.

Tuumauuringutest kliimasüsteemi mõistmiseni

Uuring sai alguse Euroopa Tuumauuringute Keskuse (CERN) projektist CLOUD (Cosmics Leaving Outdoor Droplets), mille eesmärk on uurida kliimamuutusi mõjutavaid atmosfääriprotsesse molekulaarsel tasandil. Saadud teadmised on väga olulised selleks, et hinnata üleilmset kliimamuutust kohalikust vaatepunktist.

Projekti seos CERN-i kiirendiga tuleb sellest, et uuritakse muu hulgas ka kosmilise kiirguse mõju pilvede tekkele. Selleks kasutatakse CERN-i prootonite sünkrotroni (osakeste kiirendi, toim), milles tekitatud kiirgus juhitakse CLOUD-i eksperimendi ülipuhtasse atmosfäärikambrisse. Kiirgust saab vajadust mööda sisse ja välja lülitada ning selle võimsust on võimalik muuta. Praegu on see maailmas ainus koht, kus sellist katset saab teha. CLOUD on ainuke ja esimene projekt, kus üleüldse kasutatakse kõrgenergeetilisi osakesi atmosfääri, aerosoolide, pilvede ja kliima uuringuteks.

Professor Junnineni sõnul on ioonide roll atmosfääris lõpuni veel mõistmata. "Mida kõrgemale atmosfääris läheme, seda olulisemaks muutuvad ioonid, sest lisandub ka kosmiline kiirgus. Ühtlasi muutub eksperimentide tegemine keerulisemaks," tõdes ta. Siin annabki CLOUD-i kamber võimaluse nii-öelda reisida atmosfääri eri kihtidesse, simuleerides kas puhta männimetsa atmosfääri või hoopis 30 kilomeetri kõrguseid stratosfääri tingimusi.

Heikki Junnineni sõnul on iga riigi jaoks väga oluline tunda üleilmse kliimamuutuse kohalikke mõjutegureid. "Piirkondlikest oludest teadlikuna on parem kaasa rääkida ka kliimamuutuste pidurdamise meetmete väljatöötamisel. Atmosfääri koostist mõjutavad piirkondlikud lähtetingimused on aga igas riigis erinevad, mistõttu on nende tundmaõppimine äärmiselt tähtis," ütles ta.

Uuringust kirjutatakse ajakirjas Science.