土卫六神秘的"魔法岛" - 土星最大卫星上的蜂窝状碳氢化合物冰山

土卫六神秘的"魔法岛"-土星最大卫星上的蜂窝状碳氢化合物冰山艺术家描绘的土卫六地貌包括朦胧的大气层、黑暗的沙丘以及与地球相似的镜面般光滑的湖泊和海洋。在这些液态碳氢化合物体上,新的研究表明,"魔幻岛屿"的出现可能是由漂浮的有机固体造成的。图片来源:NASA/JPL这项研究发表在《地球物理研究快报》(GeophysicalResearchLetters)上,该杂志是美国地球物理学会(AGU)的期刊,刊载影响大、篇幅短、对地球和空间科学有直接影响的报告。土卫六独特的大气层和表面土星最大的卫星土卫六笼罩着朦胧的橙色大气层,其厚度比地球厚50%,富含甲烷和其他碳基分子或有机分子。土卫六表面覆盖着有机物组成的深色沙丘以及液态甲烷和乙烷的海洋。更奇特的是,在雷达图像中,这些海洋表面的亮点不断变化,可持续几小时到几周甚至更长时间。雷达穿透土卫六厚厚的烟雾,揭示了月球北极地区的湖泊和大片海洋,这是卡西尼号飞船拍摄的照片。人们看到瞬时亮点--"魔岛"在莱吉亚马雷上出现和消失。图片来源:中间,NASA/JPL-Caltech/ASI/USGS;左右,NASA/ESA。致谢:T.Cornet,ESA神奇群岛之谜科学家们在2014年的卡西尼-惠更斯号飞行任务中首次发现了这些短暂的"魔幻岛屿",此后一直试图弄清它们到底是什么。之前的研究表明,它们可能是海浪造成的岛状幻影,也可能是由悬浮固体、漂浮固体或氮气气泡构成的真实岛屿。这项新研究的主要作者、行星科学家于新亭(XintingYu)想知道,仔细研究土卫六大气、液态湖泊和沉积在月球表面的固体物质之间的关系,是否能揭示这些神秘岛屿的成因。"我想研究一下这些神奇的岛屿是否真的是漂浮在海面上的有机物,就像地球上的浮石一样,可以漂浮在水面上,最后沉入海底,"于说。奇异的有机世界土卫六的上层大气稠密地分布着各种有机分子。这些分子会凝结在一起,结成冰,然后掉落到月球表面--包括掉落到光滑得可怕的液态甲烷和乙烷的河流和湖泊中,波浪只有几毫米高。于和她的团队对这些有机团块到达土卫六碳氢化合物湖后的命运很感兴趣。它们会下沉还是上浮?研究浮动理论为了找到答案,研究小组首先研究了土卫六的有机固体是否会简单地溶解在月球的甲烷湖中。由于湖泊中的有机颗粒已经饱和,研究小组确定,下落的固体在到达液体中时不会溶解。"为了让我们看到魔法岛,它们不能只漂浮一秒就沉下去,"于说。"它们必须漂浮一段时间,但也不能永远漂浮。"土卫六的湖泊和海洋主要是甲烷和乙烷,这两种物质的表面张力都很低,因此固体很难漂浮起来。模型表明,大多数冰冻固体密度太大,表面张力太低,无法形成土卫六的神奇岛屿,除非这些固体团块像瑞士奶酪一样多孔。研究人员发现,如果冰团足够大,并且具有适当比例的孔和窄管,液态甲烷就能缓慢渗入,从而使冰团在地表徘徊。神奇群岛的形成建模表明,单个团块可能太小,无法自行漂浮。但是,如果有足够多的团块在海岸附近聚集在一起,较大的团块就会断裂并漂浮起来,这与地球上冰川的形成过程类似。这些有机冰川结合了更大的体积和适当的孔隙度,可以解释魔岛现象。除了神奇的岛屿之外,土卫六的海洋和湖泊上还覆盖着一层薄薄的冰冻固体,这可以解释液态天体异常光滑的原因。因此,这项研究的发现可以解释土卫六的两个谜团。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1415567.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1415567.htm

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韦伯太空望远镜透视原行星盘 发现其中存在大量碳氢化合物

韦伯太空望远镜透视原行星盘发现其中存在大量碳氢化合物一颗低质量恒星周围的原行星盘的艺术印象。它描述了在ISO-ChaI147周围的盘中探测到的部分碳氢化合物分子(甲烷,CH4;乙烷,C2H6;乙烯,C2H2;二乙炔,C4H2;丙炔,C3H4;苯,C6H6)。资料来源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/MPIAVLMS周围行星形成的效率行星是在围绕年轻恒星运行的气体和尘埃盘中形成的。观测结果表明,在超低质量恒星(VLMSs)--质量小于0.3太阳质量的恒星--周围,形成陆地行星比形成气态巨行星更有效率。虽然以前对质量较大的恒星周围内盘区域的化学成分进行过研究,但对极低质量恒星周围内盘区域的研究却很少。韦伯中红外仪器(MIRI)显示的光谱是迄今为止在原行星盘中看到的最丰富的碳氢化合物化学成分,包括13种含碳分子,最高可达苯。其中包括首次在太阳系外探测到的乙烷(C2H6),这是太阳系外探测到的最大的完全饱和碳氢化合物。由于全饱和碳氢化合物预计是由更基本的分子形成的,在这里探测到它们为研究人员提供了有关化学环境的线索。研究小组还首次在原行星盘中成功探测到乙烯(C2H4)、丙炔(C3H4)和甲基自由基CH3。该图突出显示了乙烷(C2H6)、甲烷(CH4)、丙炔(C3H4)、氰乙炔(HC3N)和甲基自由基CH3的探测结果。资料来源:NASA、ESA、CSA、R.Crawford(STScI)AdityaArabhavi及其同事利用JWST的中红外光谱仪研究了ISO-ChaI147周围行星形成盘的化学成分,ISO-ChaI147是变色龙一号恒星形成区中一颗年轻的、太阳质量为0.11的恒星。研究人员发现,这颗恒星周围的内盘区域具有丰富的碳化学成分,包括乙烷和苯在内的13种含碳分子。碳氢化合物分子的丰富程度与所观测到的含氧分子的缺乏形成了鲜明对比,这表明该区域的碳氧比值大于1。据研究小组称,这种高碳/氧比率表明磁盘内物质的径向迁移,很可能会影响在磁盘内形成的任何行星的主体成分。编译自/scitechdaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435452.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1435452.htm

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土卫六的甲烷之谜:揭开土星最大卫星大气层的秘密

土卫六的甲烷之谜:揭开土星最大卫星大气层的秘密在土卫六大气层的上层(这里用蓝光表示),甲烷分子被阳光分解,重新组合成乙烷和乙炔分子。再往下,橙色的迷雾完全掩盖了地表。资料来源:NASA/JPL/空间科学研究所由里斯本大学(CiênciasULisboa)天体物理学和空间科学研究所的拉斐尔-席尔瓦(RafaelSilva)和科学学院的硕士领导的一个国际研究小组分析了土卫六大气层反射的太阳光,首次确定了甲烷分子(CH4)在电磁波谱可见光波段中的近百个特征,这些特征对于在其他大气层中发现甲烷分子至关重要。土星最大卫星的大气层将其表面隐藏在一层厚厚的、不透明的雾层之下。它们由有机分子和碳氢化合物组成,"体积很大,形成颗粒,就像地球上一些城市的大气污染一样,沉积在地表,"拉斐尔-席尔瓦补充说:拉斐尔-席尔瓦补充说:"那里可能会有更有趣的化学反应"。图片来源:NASA/JPL-加州理工学院/空间科学研究所此外,研究小组还发现了可能存在三碳分子(C3)的证据,这种分子可能参与了产生土卫六复杂分子的一连串化学反应--如果得到证实,这将是首次在行星体上发现三碳分子。拉斐尔-席尔瓦说:"土卫六的大气层就像一个行星大小的化学反应器,产生许多复杂的碳基分子,在我们所知的太阳系所有大气层中,土卫六的大气层与我们认为存在于早期地球上的大气层最为相似。"甲烷的作用和光谱分析甲烷在地球上是一种气体,它提供有关地质过程的信息,也可能提供有关生物过程的信息。这种分子在地球或土卫六的大气中存活时间不长,因为它很快就会被太阳辐射不可逆转地破坏。因此,在土卫六上,甲烷必须通过地质过程得到补充,如地下气体的释放。这项工作带来了有关甲烷化学本身的新信息。在以前与甲烷吸收有关但从未单独划分的线段中,发现了甲烷在可见光波长(橙色、黄色和绿色)下的97条新吸收谱线。我们第一次知道了每条吸收线的波长和强度。艺术家构想的土卫六表面。这颗土星的卫星是太阳系中最像地球的世界之一,尽管那里的温度高达零下179摄氏度。它是太阳系中唯一有湖泊的地方,但这些湖泊是碳氢化合物湖。这些分子只由碳和氢组成,就像地球上的水一样,参与甲烷循环、降雨、形成河流和蒸发。资料来源:NASA/JPL-Caltech"即使在高分辨率光谱中,甲烷的吸收线也不够强,因为我们在地球上的实验室里没有足够多的气体。但在土卫六上,我们有整个大气层,光线穿过大气层的路径可能长达数百公里。"拉斐尔-席尔瓦说:"这使得在地球实验室中信号微弱的不同波段和吸收线在土卫六上非常明显。"了解甲烷分子的所有特征并将其编目也将有助于识别新的分子,特别是在化学性质如此复杂的大气中,由于分子特征的密度,即使使用高分辨率仪器,分析光谱也是一项挑战。就这样,研究小组在海拔600千米的高空发现了可能存在三碳分子(C3)的迹象。在太阳系中,这种表现为蓝色发射的分子迄今为止只存在于彗核周围的物质中。研究小组在土卫六上发现的与三碳有关的吸收线很少,强度也很低,尽管这些吸收线是这类分子所特有的。拉斐尔-席尔瓦说:"我们对参与土卫六大气层化学复杂性的不同分子了解得越多,就越能更好地理解可能允许地球生命起源或与之相关的化学进化类型,地球上生命起源的一些有机物被认为是在其大气层中产生的,其过程与我们在土卫六上观测到的过程较为相似。"目前,土星的这颗卫星是太阳系中一个独特的世界,是准备未来观测行星系外行星(即所谓的系外行星)大气层的试验场。在这些行星中,可能有像土卫六这样小而冷的天体。这篇现已发表的文章的第二作者佩德罗-马查多(PedroMachado)评论说:"在类似这种具有挑战性的分析中获得的经验,将有益于詹姆斯-韦伯太空望远镜或欧洲航天局(ESA)未来的阿里尔太空任务的红外观测。"这项工作所使用的数据来自2018年6月使用UVES高分辨率可见光和紫外线摄谱仪进行的观测,该摄谱仪安装在位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)上。还使用了2005年用同一仪器收集的存档数据。编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423529.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1423529.htm

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麻省理工学院在土星最大卫星土卫六上发现惊人的波浪活动

麻省理工学院在土星最大卫星土卫六上发现惊人的波浪活动土卫六表面,麻省理工学院地质学家的模拟结果表明,土星最大卫星土卫六上的湖泊和海洋是由海浪侵蚀形成的。图片来源:NASA/JPL-Caltech土卫六是土星最大的卫星,也是太阳系中目前唯一拥有活跃河流、湖泊和海洋的行星。这些异世界的河流系统被认为充满了液态甲烷和乙烷,它们流入宽阔的湖泊和海洋,有些甚至与地球上的五大湖一样大。2007年,美国国家航空航天局卡西尼号宇宙飞船拍摄的图像证实了土卫六上存在大型海洋和小型湖泊。从那时起,科学家们就开始仔细研究这些图像和其他图像,寻找月球神秘液体环境的线索。现在,麻省理工学院的地质学家研究了土卫六的海岸线,并通过模拟显示,月球上的大海洋很可能是由海浪形成的。到目前为止,科学家们根据土卫六表面的遥感图像,发现了间接的、相互矛盾的波浪活动迹象。土卫六的湖泊麻省理工学院的研究人员利用模拟技术研究了土卫六海岸线的侵蚀情况,发现土卫六最大的卫星上有活跃的河流、湖泊和海洋,很可能是由海浪形成的。资料来源:美国国家航空航天局麻省理工学院的研究小组采用了一种不同的方法来研究土卫六上是否存在波浪,他们首先模拟了地球上湖泊的侵蚀方式。然后,他们将模型应用于土卫六的海洋,以确定卡西尼号图像中的海岸线是由哪种形式的侵蚀造成的。他们发现,海浪是最有可能的解释。研究人员强调,他们的结果并不是最终结果;要证实土卫六上有波浪,需要对月球表面的波浪活动进行直接观测。麻省理工学院地球、大气和行星科学塞西尔和艾达-格林教授泰勒-佩伦(TaylorPerron)说:"根据我们的研究结果,我们可以说,如果土卫六海域的海岸线受到侵蚀,那么海浪很可能是罪魁祸首。如果我们能站在土卫六海洋的边缘,我们可能会看到液态甲烷和乙烷的波浪拍打着海岸,并在风暴期间撞击海岸。它们会侵蚀海岸的材料。"模型景观示例,从河谷被洪水淹没的海岸线(左)开始,被海浪侵蚀(右上)或均匀侵蚀(右下)。图片来源:研究人员提供佩伦和他的同事们,包括第一作者罗斯-巴勒莫(前麻省理工学院-伍兹霍尔海洋研究所联合项目研究生、美国地质调查局研究地质学家),将在即将出版的《科学进展》(ScienceAdvances)杂志上发表他们的研究成果。他们的合著者包括麻省理工学院研究科学家杰森-索德布洛姆(JasonSoderblom)、麻省理工学院前博士后萨姆-伯奇(SamBirch,现为布朗大学助理教授)、伍兹霍尔海洋研究所的安德鲁-阿什顿(AndrewAshton)和康奈尔大学的亚历山大-海斯(AlexanderHayes)。自从卡西尼号发现土卫六表面有液体以来,土卫六上是否存在波浪一直是一个颇具争议的话题。帕勒莫说:"一些试图寻找海浪证据的人没有看到任何海浪,他们说,'这些海面平滑如镜'。其他人说,他们确实看到液体表面有些粗糙,但不确定是否是波浪造成的。"了解土卫六海域是否有波浪活动,可以为科学家提供有关月球气候的信息,例如可以掀起这种波浪的风的强度。波浪信息还可以帮助科学家预测土卫六海域的形状可能会如何随时间演变。佩伦说,研究小组并没有在土卫六的图像中寻找波浪状特征的直接迹象,而是"另辟蹊径,通过观察海岸线的形状,来判断是什么侵蚀了海岸"。土卫六的海洋被认为是在不断上升的液体淹没了河谷纵横交错的地貌后形成的。研究人员对接下来可能发生的三种情况进行了归纳:没有海岸侵蚀;由海浪驱动的侵蚀;以及"均匀侵蚀",即由"溶解"(液体被动地溶解海岸的物质)或海岸在自身重量的作用下逐渐剥落的机制驱动。研究人员模拟了三种情况下各种海岸线形状的演变过程。为了模拟波浪驱动的侵蚀,研究人员考虑了一个名为"fetch"的变量,它描述了从海岸线上的一点到湖泊或海洋对岸的物理距离。"波浪侵蚀受波浪高度和角度的影响,"巴勒莫解释道。"我们用风口来估算波浪的高度,因为风口越大,风能吹过的距离就越长,波浪也就越大。"为了测试三种情况下的海岸线形状有何不同,研究人员首先模拟了一个边缘有洪水河谷的海域。对于波浪驱动的侵蚀,他们计算了海岸线上每一点到其他每一点的距离,并将这些距离转换成波浪高度。然后,他们进行模拟,观察波浪如何随着时间的推移侵蚀起始海岸线。他们将此与同一海岸线在均匀侵蚀作用下的演变情况进行了比较。研究小组对数百种不同的起始海岸线形状重复进行了这种比较建模。他们发现,根据不同的基本机制,末端形状也大不相同。最值得注意的是,均匀侵蚀产生了膨胀的海岸线,即使在被洪水淹没的河谷中,海岸线也会均匀地向四周拓宽,而波浪侵蚀则主要使海岸线暴露在长取水距离中的部分变得平滑,使被洪水淹没的河谷变得狭窄和粗糙。佩伦说:"我们有相同的起始海岸线,我们看到在均匀侵蚀和波浪侵蚀的情况下,最终的形状是完全不同的。由于河谷被洪水淹没,它们看起来都有点像会飞的意大利面条怪,但这两种侵蚀产生的终点却截然不同。"研究小组将他们的模拟结果与地球上的实际湖泊进行了比较,从而检验了他们的研究结果。他们发现,已知受到海浪侵蚀的地球湖泊与受到均匀侵蚀(如石灰岩溶解)影响的湖泊在形状上存在相同的差异。他们的建模揭示了清晰、特征明显的海岸线形状,这取决于它们的进化机制。研究小组于是想知道在这些特征形状中,土卫六的海岸线会分布在哪里呢?他们特别关注了土卫六最大、地图最清晰的四个海域:克拉肯海(KrakenMare)的大小与里海相当;莱吉亚海(LigeiaMare)比苏必利尔湖大;彭加海(PungaMare)比维多利亚湖长;安大略海(OntarioLacus)的大小约为其陆地同名海的20%。研究小组利用卡西尼号的雷达图像绘制了土卫六每个海域的海岸线,然后将他们的建模应用于每个海域的海岸线,看看哪种侵蚀机制最能解释它们的形状。他们发现,所有四个海域都完全符合波浪驱动侵蚀模型,这意味着波浪产生的海岸线与土卫六的四个海域最为相似。如果海岸线受到侵蚀,其形状更符合海浪侵蚀的特征,而不是均匀侵蚀或根本没有侵蚀。研究人员正在努力确定土卫六的风必须有多强,才能激起海浪,反复冲刷海岸。他们还希望通过土卫六海岸线的形状来判断风主要是从哪个方向吹来的。"土卫六展示了一个完全未受影响的系统,"巴勒莫说。"它可以帮助我们了解海岸在不受人类影响的情况下是如何侵蚀的,也许这可以帮助我们将来更好地管理地球上的海岸线"。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436203.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1436203.htm

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NASA"蜻蜓"号准备对土星卫星进行突破性探索

NASA"蜻蜓"号准备对土星卫星进行突破性探索蜻蜓号"是一项旋翼着陆器任务,是美国国家航空航天局"新前沿计划"的一部分,旨在利用土卫六的环境对材料进行取样,并确定不同地质环境下的表面成分。这一革命性的任务概念包括探索不同地点的能力,以确定土卫六环境的可居住性,研究前生物化学发展到什么程度,甚至寻找可能表明水基和/或碳氢化合物基生命的化学特征。资料来源:约翰霍普金斯APL今年早些时候,"蜻蜓"--一项派遣旋翼机探索土星卫星土卫六的任务--通过了初步设计审查的所有成功标准。蜻蜓"团队根据2024财年的预期可用资金对任务进行了重新规划,并估计修订后的发射准备日期为2028年7月。原子能机构将于2024年中期在原子能机构计划管理委员会上正式评估任务的发射准备就绪日期。"蜻蜓"团队在这次大胆的尝试中成功克服了一系列技术和计划挑战,在土卫六上收集了新的科学信息,"位于华盛顿的NASA总部的NASA科学任务局副局长尼古拉-福克斯(NicolaFox)说。"我为这个团队和他们的能力感到骄傲,他们让任务的所有方面都朝着确认的方向前进"。蜻蜓号采用了一种新颖的行星探索方法,首次使用旋翼着陆器在土卫六上的不同地点之间往返并取样。蜻蜓"号的目标是确定月球环境的可居住性,研究富碳物质和液态水可能长期混合的环境中前生物化学的发展过程,甚至寻找土卫六上是否曾经存在水基或碳氢化合物生命的化学迹象。蜻蜓号是在马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室的指导下设计和建造的,该实验室负责为美国国家航空航天局管理这项任务。编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403071.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1403071.htm

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塑料水瓶安全吗?新研究引发对挥发性有机化合物的担忧

塑料水瓶安全吗?新研究引发对挥发性有机化合物的担忧塑料水瓶因其方便性而无处不在,但却隐藏着潜在的风险。阳光照射会导致这些容器降解并释放出挥发性有机化合物(VOC),对人体健康造成潜在危害。瓶装水市场的蓬勃发展凸显了寻找更安全替代品的迫切性。针对这些问题,迫切需要深入研究更安全的水容器材料和生产方法。暨南大学广东省环境污染与健康重点实验室的最新研究成果最近发表在《生态环境与健康》杂志上,该研究就阳光如何将塑料水瓶转化为空气污染源提供了新的见解。研究分析了六种塑料水瓶在紫外线A和阳光照射下释放的挥发性有机化合物。结果表明,所有受测瓶子都释放出烷烃、烯烃、醇类、醛类和酸类的复杂混合物,不同瓶子的挥发性有机化合物成分和浓度差异很大。值得注意的是,还发现了包括正十六烷等致癌物质在内的剧毒挥发性有机化合物,凸显了严重的健康风险。长期接触的情况表明,挥发性有机化合物的浓度增加,累积风险也在增加。首席研究员HuaseOu博士说:"我们的研究结果提供了令人信服的证据,表明塑料瓶暴露在阳光下会释放出有毒化合物,对健康造成危害。消费者需要注意这些风险,尤其是在瓶装水长期暴露在阳光下的环境中。"这项研究不仅揭示了聚对苯二甲酸乙二酯(PET)瓶的化学稳定性,还对公共卫生和安全法规产生了重大影响。了解这些挥发性有机化合物的释放条件可以指导改进瓶装水容器的制造方法和材料选择。此外,它还强调了加强消费者意识和制定更严格的行业法规以减少接触这些潜在有害化合物的必要性。编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1436005.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1436005.htm

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云的秘密:植物释放的碳氢化合物如何塑造我们的天空

云的秘密:植物释放的碳氢化合物如何塑造我们的天空根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的最新预测,到2100年,全球气候将比工业化前水平变暖1.5至4.4摄氏度。这一数字是基于各种假设情况得出的,这些假设情况描述了人为温室气体排放在未来的发展情况。因此,在最好的情况下,如果我们能够快速、彻底地控制排放,我们仍然可以实现《巴黎协定》规定的1.5摄氏度的目标。在最坏的情况下,我们将远远超过这一目标。然而,这种预测也存在一定的不确定性。例如,在最坏的情况下,如果排放量继续急剧增加,气温升幅可能低至3.3摄氏度,也可能高达5.7摄氏度,而不是4.4摄氏度。在预测温室气体排放的具体发展将导致气温如何变化方面存在的这些不确定性,主要是由于科学家尚未完全了解大气中发生的所有过程--大气中各种气体和气溶胶之间的相互作用。日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)核研究中心的大气研究人员开展了一项国际合作项目--CLOUD项目(宇宙离开室外的液滴),其目的就是建立这些过程。PSI协助建造了CLOUD试验室,并且是该项目的指导委员会成员。卢布娜-达达(LubnaDada)在大气化学实验室研究气溶胶的形成和化学成分等。图片来源:保罗-舍勒研究所/马库斯-菲舍尔云层形成之谜尤其是未来云层的形成方式,目前在很大程度上仍然是个谜。然而,这是预测气候的一个关键因素,因为更多的云会反射更多的太阳辐射,从而冷却地球表面。要形成构成云的水滴,水蒸气需要凝结核,即可以在其上凝结的固体或液体颗粒。这些颗粒由各种气溶胶提供,气溶胶是直径在0.1到10微米之间的微小固体或液体颗粒,由自然界和人类活动产生并释放到空气中。这些微粒包括海洋中的盐分、沙漠中的沙子、工业和交通产生的污染物或火灾产生的烟尘微粒等。然而,约有一半的凝结核实际上是在空气中由不同的气态分子结合成固体时形成的,专家将这种现象称为"成核"或"新粒子形成"(NPF)。一开始,这些颗粒非常微小,仅有几纳米大小,但随着时间的推移,它们会通过气态分子的凝结而长大,然后成为凝结核。可以闻到的温室气体导致颗粒形成的主要人为气体是以硫酸形式存在的二氧化硫,主要来自煤炭和石油的燃烧。其中最重要的天然气体是所谓的异烯烃、单萜烯和倍半萜烯。这些都是主要由植被释放的碳氢化合物。它们是精油的主要成分,例如,当我们割草或在树林中散步时,就会闻到精油的味道。当这些物质氧化,即与臭氧发生反应时,就会在空气中形成气溶胶。PSI的大气科学家LubnaDada说:"应该指出的是,由于环境立法更加严格,近年来空气中二氧化硫的浓度已经大幅下降,而且还将继续下降。另一方面,萜烯的浓度正在增加,因为植物在承受压力时会释放出更多的萜烯--例如当气温升高、极端天气增多、植被更频繁地遭受干旱时。"因此,改善气候预测的一个大问题是,哪种因素将占主导地位,导致云的形成增加或减少。要回答这个问题,我们需要知道这些物质中的每一种如何促进新粒子的形成。人们已经对硫酸有了很多了解,而单萜和异戊二烯的作用现在也有了更好的认识,这要归功于实地测量和PSI参与的CLOUD等室内实验。倍半萜稀有但有效"到目前为止,倍半萜还不是研究的重点。"达达解释说:"这是因为它们很难测量。首先是因为它们与臭氧的反应速度非常快,其次是因为它们出现的频率远远低于其他物质。"每年地球上大约会释放4.65亿吨异戊二烯和9100万吨单萜,而倍半萜只占2400万吨。尽管如此,这些化合物在云的形成过程中发挥着重要作用。根据测量结果,在相同浓度下,它们形成的微粒是其他两种有机物质的十倍。为了确定这一点,达达和她的合作者使用了欧洲核子研究中心(CERN)独一无二的CLOUD试验室。该试验室是一个密封的房间,可以模拟不同的大气条件。这个气候室有近30立方米,是全世界同类气候室中最纯净的。纯度如此之高,以至于即使在大气中记录到的浓度很低的情况下,我们也能对倍半萜烯进行研究。这正是这项研究的目的所在。这项研究旨在模拟大气中生物颗粒的形成。更具体地说,研究人员有兴趣研究没有人为二氧化硫排放的前工业时代。这样就能更清楚地确定人类活动的影响,并预测未来。然而,人为排放的二氧化硫早已在大自然中无处不在。这也是为什么只有云室才可行的另一个原因。它还可以在受控条件下产生工业化前的混合物。持久性微粒带来更多云层实验发现,异戊二烯、单萜烯和倍半萜烯的天然混合物在纯净空气中氧化会产生大量有机化合物,即所谓的ULVOC(超低挥发性有机化合物)。顾名思义,这些有机化合物挥发性不强,因此能非常有效地形成微粒,随着时间的推移,这些微粒会逐渐增大,成为凝结核。当研究人员将倍半萜添加到仅有异戊烯和单萜的悬浮液中时,倍半萜的巨大作用就显现出来了。即使只添加2%,新粒子的形成率也增加了一倍。这可以用这样一个事实来解释:倍半萜分子由15个碳原子组成,而单萜烯只有10个碳原子,异戊烯只有5个碳原子。一方面,这项研究揭示了植被影响天气和气候的另一种方式。但最重要的是,研究结果表明,在未来的气候模型中,应将倍半萜作为一个单独的因素,与异戊烯和单萜烯并列,以使其预测更加准确。特别是考虑到大气中二氧化硫浓度的降低以及气候压力导致生物排放的同时增加,这意味着后者对未来气候的影响可能会越来越大。不过,还需要开展其他研究来进一步改进云的形成预测。大气化学实验室已经在计划开展这些研究。大气分子过程组研究组长伊马德-埃尔-哈达德(ImadElHaddad)说:"接下来,我们和我们的CLOUD合作伙伴希望调查在工业化过程中究竟发生了什么,当时自然大气中越来越多地混入了人为气体,如二氧化硫、氨和其他人为有机化合物。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382763.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1382763.htm

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