Vidéo: des révélations dans la formation des aérosols atmosphériques

Publié par Redbran le 09/02/2021 à 13:00
Source: CERN
Ces résultats semblent révéler un nouveau mécanisme qui pourrait accélérer la fonte de la banquise arctique.

Dans un article publié dans la revue Science, la collaboration CLOUD au CERN montre que des particules d'aérosol (Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, d'une substance chimique...) constituées d'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...) iodique peuvent se former extrêmement vite dans la couche limite (La couche limite est la zone d'interface entre un corps et le fluide environnant lors d'un...) océanique - la partie de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) en contact direct avec les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...). Nous savons que les particules d'aérosol présentes dans l'atmosphère ont un effet, direct et indirect, sur le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...), mais nous ne comprenons pas encore très bien le mécanisme de formation initiale de ces particules et la manière dont elles influent sur les nuages et le climat, en particulier pour ce qui concerne les particules qui se forment au-dessus des vastes zones océaniques.


Simulation de l'atmosphère marine dans la chambre à brouillard de CLOUD. L'iode (L'iode est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole I et de...) dégagé par la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) et la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) est converti par l'ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes...) et la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) solaire en acide iodique et en d'autres composants. De nouvelles particules et des nuages sont ainsi formés, réchauffant le climat polaire (Le climat polaire est un type de climat caractérisé par des températures froides...). Les rayons cosmiques augmentent fortement le taux de producti (Image: Helen Cawley)

"Des particules d'acide iodique ont précédemment été observées dans certaines régions côtières, mais nous ignorions jusqu'à présent quel pouvait être leur rôle à l'échelle de la planète, explique Jasper Kirkby, porte-parole de l'expérience CLOUD. Si la plupart des particules atmosphériques sont formées à partir d'acide sulfurique, notre étude montre que l'acide iodique pourrait être le principal facteur de la formation de ces particules dans ces zones marines vierges."

CLOUD est une expérience unique en son genre. Il s'agit de la toute première expérience en laboratoire qui arrive, grâce à ses capacités techniques, à mesurer la formation et la croissance des particules d'aérosol à partir d'un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) de vapeurs dans des conditions atmosphériques contrôlées avec précision. En outre, l'expérience permet d'étudier la manière dont les ions produits par des particules de haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...), les rayons cosmiques, influent sur la formation des particules d'aérosol, soit en exploitant le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) régulier de rayons cosmiques naturels qui se déversent sur la chambre CLOUD, soit - quand il s'agit de simuler des altitudes plus élevées - en utilisant un faisceau de particules issu du Synchrotron (Le terme synchrotron désigne un grand instrument électromagnétique destiné...) à protons du CERN.

Dans leur nouvelle étude, les scientifiques de CLOUD ont analysé la manière dont se forment les particules d'aérosol à partir de vapeurs d'iode moléculaire dans les conditions caractéristiques de la couche limite océanique. Ils ont constaté que la formation et la croissance des particules sont déclenchées par l'acide iodique (HIO3), et que l'acide iodeux (HIO2) joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle essentiel dans le processus initial de formation des particules neutres - celles ne possédant pas de charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de...).

Par ailleurs, les scientifiques ont constaté que les particules d'acide iodique se forment extrêmement vite - encore plus vite que les particules d'acide sulfurique et d'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...), pour des concentrations d'acide similaires. Ils ont également découvert que les ions des rayons cosmiques provenant de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de...) accélèrent la vitesse (On distingue :) de formation des particules jusqu'au niveau maximal possible, la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) de collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de...) des molécules étant le seul facteur limitant.

"La formation de particules à partir d'acide iodique est sans doute très importante dans les zones marines vierges, où les concentrations d'acide sulfurique et d'ammoniac sont extrêmement basses, précise Jasper Kirkby. Et de fait, on a pu observer récemment, au-dessus de la banquise, dans le Haut-Arctique, ce type de formation, avec une faible contribution de l'acide sulfurique."

Ces résultats ont d'importantes conséquences. La surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) des océans, la banquise et les algues marines exposées sont d'importantes sources d'iode atmosphérique, et les émissions mondiales d'iode à des latitudes élevées ont triplé au cours des sept dernières décennies et devraient continuer d'augmenter à mesure que la banquise diminuera en épaisseur.

"Dans les régions polaires, les aérosols et les nuages ont un effet de réchauffement, parce qu'ils absorbent les rayons infrarouges qui, autrement, se perdent dans l'espace, puis les renvoient à la surface de la Terre. La formation accrue d'aérosols générés par l'acide iodique et de germes de nuages pourrait par conséquent déclencher une rétroaction positive, non prise en compte auparavant, accélérant la fonte de la banquise dans l'Arctique," explique Jasper Kirkby.


Collaboration CLOUD:
Aerodyne Research Inc., California Institute of Technology (Le California Institute of Technology ou Caltech est l’une des facultés des...), Carnegie Mellon University, CERN, The Cyprus Institute, Finnish Meteorological Institute, Goethe Univ. Frankfurt, Helsinki Institute of Physics, Karlsruhe Institute of Technology, Lebedev Physical Institute, Leibniz Institute for Tropospheric Research, Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) Institute for Chemistry - Mainz, Paul Scherrer Institute, Univ. Beira Interior, Univ. Colorado Boulder, Univ. Eastern Finland, Univ. Helsinki, Univ. Innsbruck, Univ. Leeds, Univ. Lisbon, Univ. Stockholm, Univ. Tartu, Univ. Vienna (Vienna désigne :).

Vidéos:
- Interview de Jasper Kirkby et images d'illustration de l'expérience: videos.cern.ch/record/2751109
- L'expérience CLOUD: videos.cern.ch/record/2154271
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