CERN में CLOUD परियोजना क्षोभमंडल में आइसोप्रीन के कण निर्माण की जांच करती है
वायुमंडल में एरोसोल कण बादल निर्माण में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं और परिणामस्वरूप पृथ्वी पर आने वाले सौर विकिरण को प्रभावित करते हैं। वियना और इंसब्रुक विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम उनके गठन और विकास तंत्र पर शोध कर रही है। CERN में CLOUD प्रोजेक्ट के हिस्से के रूप में एक हालिया अध्ययन में, उन्होंने पाया कि हाइड्रोकार्बन अणु आइसोप्रीन ऊपरी क्षोभमंडल की ठंडी परिस्थितियों में नए कणों के निर्माण में बहुत कुशलता से योगदान देता है और इस प्रकार वैश्विक स्तर पर क्लाउड गुणों को प्रभावित करता है। परिणाम प्रसिद्ध पत्रिका नेचर में प्रकाशित हुए हैं।
एरोसोल कण प्रत्यक्ष रूप से सूर्य के प्रकाश को वापस प्रकीर्णित करके और अप्रत्यक्ष रूप से बादलों के संघनन नाभिक के रूप में अपने प्रभाव के माध्यम से बादलों के निर्माण और परावर्तक गुणों को प्रभावित करके जलवायु को ठंडा करते हैं। इस प्रकार एरोसोल कण CO2 जैसी गर्म करने वाली ग्रीनहाउस गैसों का प्रतिकार करते हैं; हालाँकि, सटीक अनुपात अस्पष्ट हैं।
पिछले 20 वर्षों में विमान माप से यह स्पष्ट हो गया है कि कणों का निर्माण ऊपरी उष्णकटिबंधीय क्षोभमंडल में बड़े पैमाने पर होता है, उदाहरण के लिए अमेज़ॅन पर। कण निर्माण से तात्पर्य न्यूक्लिएशन के माध्यम से ट्रेस गैसों के सहज संघनन से है। हालांकि इसके लिए तंत्र अभी भी काफी हद तक अज्ञात हैं, हाल के उपग्रह अवलोकनों ने इन ऊंचाइयों पर अणु आइसोप्रीन की अप्रत्याशित रूप से उच्च सांद्रता दिखाई है। आइसोप्रीन पेड़ों द्वारा उत्सर्जित होता है, विशेष रूप से अमेज़ॅन बेसिन में, जहां इसे संवहनी प्रक्रियाओं द्वारा ऊपरी क्षोभमंडल में ले जाया जाता है। मीथेन के बाद, आइसोप्रीन वायुमंडल में सबसे अधिक उत्सर्जित हाइड्रोकार्बन है।
CLOUD प्रयोग में, वैज्ञानिक अब पहली बार यह दिखाने में सक्षम हुए हैं कि आइसोप्रीन से प्राप्त ऑक्सीकृत कार्बनिक अणु -50 डिग्री सेल्सियस रेंज में – ऊपरी क्षोभमंडल की ठंडी परिस्थितियों में बहुत कुशलता से नए कण बनाते हैं। इसके अलावा, जब सल्फ्यूरिक एसिड की सबसे छोटी मात्रा जोड़ी गई तो न्यूक्लियेशन दर 100 गुना बढ़ गई, जो ऊपरी क्षोभमंडल में देखे गए कणों की उच्च संख्या की व्याख्या करता है। आइसोप्रीन के ऑक्सीकरण उत्पाद भी तेजी से कण विकास में योगदान करते हैं। इसलिए नवगठित कण बादल के गुणों और इस प्रकार जलवायु को प्रभावित कर सकते हैं। नेचर में एक समानांतर लेख में, (नए) पहचाने गए तंत्र की पुष्टि प्रत्यक्ष वायुमंडलीय विमान माप द्वारा की जाती है।
एयरोसोल भौतिक विज्ञानी और अध्ययन के सह-लेखक पॉल विंकलर बताते हैं, “परिणाम दिखाते हैं कि आइसोप्रीन ऊपरी उष्णकटिबंधीय क्षोभमंडल के बड़े क्षेत्रों में नए कणों के गठन को महत्वपूर्ण रूप से नियंत्रित करता है, हालांकि यह जमीन के पास नए कणों के गठन को रोकता है।” वियना विश्वविद्यालय. विकास और कम ऊंचाई पर डूबने के परिणामस्वरूप, ये कण स्पष्ट रूप से निचले महाद्वीपीय और समुद्री बादलों के लिए वैश्विक महत्व के संघनन नाभिक के स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिनका विकिरण संतुलन पर विशेष रूप से मजबूत प्रभाव पड़ता है।
इंसब्रुक विश्वविद्यालय के आर्मिन हेंसल कहते हैं, “हम मानते हैं कि जीवमंडल ने पूर्व-औद्योगिक काल के स्वच्छ वातावरण में अधिक बादल संघनन नाभिक का उत्पादन किया था, जिसका अर्थ है कि आज के प्रदूषित वातावरण में अंतर पहले की तुलना में काफी कम है।” नए परिणाम ग्लोबल वार्मिंग में योगदान देने वाले कई अलग-अलग तंत्रों की अधिक सटीक समझ में महत्वपूर्ण योगदान प्रदान करते हैं। इसलिए यह उम्मीद की जानी चाहिए कि वायु प्रदूषण नियंत्रण उपाय, विशेष रूप से SO2 उत्सर्जन में कमी, ग्लोबल वार्मिंग में उतना योगदान नहीं देंगे जितना पहले सोचा गया था।
बादल के बारे में
CERN में CLOUD (कॉस्मिक्स लीविंग आउटडोर ड्रॉपलेट्स) प्रयोग इस बात की जांच कर रहा है कि वायुमंडल में नए एयरोसोल कण कैसे बनते और बढ़ते हैं। CLOUD का नेतृत्व एक अंतरराष्ट्रीय संघ द्वारा किया जाता है – जिसमें 21 संस्थान शामिल हैं – जिसमें वियना और इंसब्रुक विश्वविद्यालयों के ऑस्ट्रियाई शोधकर्ता भी शामिल हैं। CLOUD माप कक्ष को CERN की जानकारी के साथ विकसित किया गया था और इस प्रकार यह अन्य तुलनीय प्रयोगों की तुलना में काफी बेहतर परिभाषित माप स्थितियों को प्राप्त करता है। CLOUD माप अभियानों में, कणों और गैसों की भौतिक और रासायनिक स्थिति को विभिन्न माप उपकरणों का उपयोग करके चित्रित किया जाता है।
वियना विश्वविद्यालय में भौतिकी संकाय से पॉल विंकलर के नेतृत्व में एक टीम एक मापने वाले उपकरण के साथ शामिल है जिसके साथ एयरोसोल गतिशीलता लगभग आकार सीमा में है। 1 से 10 नैनोमीटर, जो कण निर्माण के लिए प्रासंगिक है, की मात्रात्मक जांच की जा सकती है।
आर्मिन हेन्सल का समूह सूक्ष्म गैसों के मापन में माहिर है। इंसब्रुक विश्वविद्यालय में आयन फिजिक्स और एप्लाइड फिजिक्स संस्थान में आर्मिन हेंसल के शोध समूह ने स्पिन-ऑफ कंपनी इओनिकॉन एनालिटिक जीएमबीएच के साथ निकट सहयोग में विशेष माप विधियां विकसित की हैं। हेंसल की टीम को ट्रेस विश्लेषण के क्षेत्र में एक अंतरराष्ट्रीय अग्रणी माना जाता है, क्योंकि टायरॉल का यह तकनीकी नवाचार अत्यधिक उच्च पहचान संवेदनशीलता के साथ वास्तविक समय के परिणाम प्रदान करता है।
मूल प्रकाशन:
शेन, जे., एट अल. ऊपरी क्षोभमंडलीय परिस्थितियों में आइसोप्रीन से नए कण का निर्माण। प्रकृति (2024)।
डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586'024 -08196-0
कर्टियस, जे. एट अल. आइसोप्रीन नाइट्रेट अमेज़ॅन के ऊपरी क्षोभमंडल में नए कण निर्माण को प्रेरित करते हैं। प्रकृति (2024)
डीओआई: https://doi.org/10.1038/s41586'024 -08192-4
