Door verschillende innovatieve experimentele systemen te ontwikkelen, Door de EU gefinancierde onderzoekers hebben nu een betere indicatie van hoeveel kosmisch stof de atmosfeer van de aarde binnendringt en welke impact het heeft.

Ons zonnestelsel is een met stof gevulde plek. Terwijl kometen rond hun banen en in de buurt van de zon reizen, beginnen ze te verdampen, een spoor van kosmisch stof achterlatend. Deze stofdeeltjes komen vervolgens met een zeer hoge snelheid in de atmosfeer van de aarde – overal in het bereik van 40 000 tot 260.000 km/u – waar ze in botsing komen met luchtmoleculen. Deze botsing veroorzaakt vervolgens flitsverwarming en een daaropvolgend smelten en verdampen van de deeltjes.

'Soms is dit stof zichtbaar als meteoren, wat het geval is bij stofdeeltjes groter dan 2 mm, ', zegt CODITA-projectleider John Plane. 'Maar de meeste stofmassa die de atmosfeer binnenkomt, is zo klein dat het alleen met gespecialiseerde meteorenradars kan worden waargenomen.' Meer nog, Vliegtuig zegt dat hoewel we weten dat er stof is, er is weinig indicatie van hoeveel kosmisch stof de atmosfeer van de aarde binnendringt - het bereik van schattingen ligt tussen de 3 en 300 ton per dag - en welke impact het heeft.

De lucht opruimen

Het CODITA-project werkt eraan om de lucht rond deze kwestie te klaren. Om dit te bereiken, het project lanceerde twee succesvolle experimentele systemen om de chemie te bestuderen van de metaalmoleculen en ionen die worden geproduceerd door verdampende meteoren. Volgens vliegtuig, het eerste systeem detecteerde de metaalmoleculen met behulp van een stromingsbuisreactor, gekoppeld aan een time-of-flight massaspectrometer. Het systeem maakt gebruik van gepulste laserstraling om de metaalmoleculen zacht te ioniseren. 'Voor het eerst waren we in staat om met succes de reacties te bestuderen van metaalsoorten als metaaloxiden en hydroxiden, die met andere methoden ondetecteerbaar zijn gebleken, ' zegt Vliegtuig.

Het tweede experiment gebruikte ook een stromingsbuis, dit keer met een plasmabron en gekoppeld aan een quadrupool massaspectrometer. 'Met dit systeem kunnen we de dissociatieve recombinatie van metaalhoudende ionen met elektronen bestuderen, wat de belangrijkste route is voor het neutraliseren van ionen in de bovenste atmosfeer, ' voegt Plane eraan toe.

Een polaire vuilnisbak

Deze experimenten - gecombineerd met een astronomisch model van stofevolutie in het zonnestelsel en hoogwaardige radarmetingen - laten zien dat dagelijks ongeveer 40 ton kosmisch stof de atmosfeer van de aarde binnendringt.

Maar wat dan? Zeker wel, onze atmosfeer ziet er misschien uit alsof hij goed moet worden afgestoft, maar wat is het effect? Volgens het CODITA-project, best veel:'De metalen die door verdampende stofdeeltjes in de atmosfeer worden geïnjecteerd, zijn de directe of indirecte oorzaak van een reeks verschijnselen, ' zegt Vliegtuig.

Bijvoorbeeld, de metalen condenseren tot zeer fijn stof dat bekend staat als meteorische rook, die een rol speelt bij de vorming van nachtlichtende wolken. Deze ijswolken komen in de zomermaanden voor in de poolgebieden op een hoogte van 82 km. 'De wolken verschenen voor het eerst in 1886, en hun toenemende voorkomen lijkt een signaal te zijn van klimaatverandering in de middelste atmosfeer, waar de waterdamp toeneemt en de temperatuur daalt als gevolg van verhoogde niveaus van broeikasgassen - het omgekeerde van de lagere atmosfeer, ' zegt Vliegtuig. 'Meteorische rook tast ook polaire stratosferische wolken aan die de ozonlaag aantasten, en de afzetting van kosmisch ijzer in de Zuidelijke Oceaan vormt een essentiële voedingsstof voor plankton, die kooldioxide uit de atmosfeer halen.'

Nutsvoorzieningen, dankzij het werk van het CODITA-project, het is mogelijk om de effecten van kosmisch stof op een consistente basis en van het buitenste zonnestelsel tot aan het aardoppervlak te modelleren. Maar de reikwijdte van het project is niet beperkt tot de aarde. Om de effecten van kosmisch stof op de atmosfeer van een planeet beter te begrijpen, het project onderzoekt ook de effecten van meteorische rook in andere zonnestelsellichamen, inclusief chemie op hoge temperatuur op Venus, de vorming van nachtelijke wolken op Mars, en productie van benzeen op Titan.