Har Jorden ett dammuppbyggnadsproblem?
Uppskattningarna varierar av hur mycket kosmiskt damm och meteoriter som kommer in i jordens atmosfär varje dag, men sträcker sig överallt från 5 till 300 ton, med uppskattningar gjorda av satellitdata och extrapoleringar av meteoritfall. Det är ingen som verkligen vet med säkerhet och hittills har det inte gjorts några riktiga samordnade ansträngningar att ta reda på. Men ett nytt projektförslag som heter Cosmic Dust in the Terrestrial Atmosphere (CODITA) skulle ge mer exakta uppskattningar av hur mycket material som träffar jorden, liksom hur det kan påverka atmosfären.
"Vi har en conundrum - beräkningar av hur mycket damm som kommer in varierar med en faktor på hundra," sade John Plane från University of Leeds i Storbritannien. "Syftet med CODITA är att lösa denna enorma skillnad."
Även om vi anser att utrymmet är tomt, skulle allt material mellan solen och Jupiter komprimeras tillsammans skulle det bilda en måne 25 km tvärs över.
Så hur mycket av det här - rester från bildandet av planeterna, skräp från kometer och asteroidkollisioner, etc. - möter Jorden? Satellitobservationer tyder på att 100-300 ton kosmiskt damm kommer in i atmosfären varje dag. Denna siffra kommer från ackumuleringshastigheten i polära iskärnor och djuphavsediment av sällsynta element kopplade till kosmiskt damm, såsom iridium och osmium.
Men andra mätningar - som inkluderar meteorradarobservationer, laserobservationer och mätningar av flygplan i hög höjd - indikerar att ingången kan vara så låg som 5 ton per dag.
Att känna till skillnaden kan ha ett stort inflytande på vår förståelse av saker som klimatförändringar och nattliga moln, såväl som ozon och havskemi.
"Om damminmatningen är cirka 200 ton per dag, transporteras partiklarna ner genom den mellersta atmosfären betydligt snabbare än vad man trott," sade Plane. "Om 5-ton-siffran är korrekt, måste vi väsentligt se över vår förståelse för hur damm utvecklas i solsystemet och transporteras från den mellersta atmosfären till ytan."
När dammpartiklar närmar sig jorden kommer de in i atmosfären med mycket höga hastigheter, allt från 38 000 till 248 000 km / timme, beroende på om de kretsar i samma riktning eller motsatsen till jordens rörelse runt solen. Partiklarna genomgår mycket snabb uppvärmning genom kollisioner med luftmolekyler och når temperaturer över 1 600 grader Celsius. Partiklar med diametrar större än cirka 2 millimeter producerar synliga "skjutstjärnor", men det mesta av massan av dammpartiklar som kommer in i atmosfären beräknas vara mycket mindre än detta, så det kan endast upptäckas med specialiserade meteorradarer.
Metallerna som injiceras i atmosfären från förångande dammpartiklar är involverade i en mängd olika fenomen kopplade till klimatförändringar.
”Kosmiskt damm är förknippat med bildandet av” nattaktiga ”moln - de högsta molnen i jordens atmosfär. Dammpartiklarna ger en yta för att molnets iskristaller bildas. Dessa moln utvecklas under sommaren i de polära regionerna och de verkar vara en indikator på klimatförändringar, sade Plane. ”Metallerna från dammet påverkar också ozonkemi i stratosfären. Mängden närvarande damm kommer att vara viktig för alla geotekniska initiativ för att öka sulfat-aerosolen för att kompensera den globala uppvärmningen. Kosmiskt damm befruktar också havet med järn, vilket har potentiella klimatåterkopplingar eftersom marina fytoplankton avger klimatrelaterade gaser. ”
CODITA-teamet kommer också att använda laboratoriefaciliteter för att ta itu med några av de minst väl förståda aspekterna av problemet
"I labbet kommer vi att titta på naturen av kosmisk dammindunstning, liksom bildandet av meteoriska rökpartiklar, som spelar en roll i iskärnbildning och frysning av polära stratosfäriska moln," sade Plane. ”Resultaten kommer att införlivas i en kemi-klimatmodell av hela atmosfären. Detta kommer att göra det möjligt för första gången att modellera effekterna av kosmiskt damm konsekvent från det yttre solsystemet till jordens yta. "
CODITA har fått ett bidrag på 2,5 miljoner euro från Europeiska forskningsrådet för att undersöka damminsatsen under de kommande fem åren. Det internationella teamet, under ledning av Plane, består av över 20 forskare i Storbritannien, USA och Tyskland. Plane presenterade information om projektet vid National Astronomy-mötet i Storbritannien denna vecka.
Källa: Jodrell Bank Center for Astrophysics
