Новости химической науки > За образование небесных льдинок может отвечать полевой шпат

В облаках пыль, состоящая из неорганических веществ и другие аэрозольные частицы часто ускоряют фазовый переход капель воды в кристаллы льда. Долгое время предполагалось, что главную роль в нуклеации и образовании кристаллов льда играют главные компоненты атмосферной пыли – микрочастички глины.

Однако Бен Мюррей (Ben Murray) из Университета Лидса (Великобритания) с соавторами сообщает, что силикатные минералы, известные как полевые шпаты, могут оказаться более эффективными в качестве зародышей кристалликов льда в определенных облаках, влияющих на состояние погоды – слоистых или грозовых облаках.

Образование льда определяет ряд таких свойств облаков, как их размеры, время жизни, перспектива выпадения осадков и способность рассеивать излучение Солнца. Таким образом, аэрозольные частицы, которые управляют образованием кристалликов льда, играют важную роль для климата и погоды, поэтому исследователи используют параметры, связанные с неорганическими факторами образования ледяных кристаллов. Тем не менее, недостаток экспериментальных данных наряду с многообразием известных воздушно-аэрозольных частиц не дает исследователям точно определить, какие частицы являются наиболее эффективными центрами нуклеации.

Полевые шпаты представляют собой не самые распространенные компоненты неорганической пыли, однако они могут превосходить аэрозольные частицы глины по способности участоввать в формировании кристаллов льда в облаках. (Рисунок из Nature 2013, DOI: 10.1038/nature12278)

В лабораторных условиях Мюррей с коллегами провел инфузию частичек различных неорганических соединений, представляющих собой атмосферные аэрозоли, в капли воды, размер которых составлял около микрометра, после чего измеряли температуру, необходимую для того, чтобы половина капель замерзла.

Капли, содержавшие до 3% по массе обогащенных калием частичек полевого шпата, замерзали легче всего – температура, при которой замерзала половина капель, составляла 251 K, капли, содержащие богатые кальцием и натрием полевые шпаты, замерзают при 247 K, капли с кварцем – при 243 K и капли, в которые вводили кальцит и частички глины – при 237 K. Результаты исследования позволяют предположить, что наиболее эффективное образование кристалликов льда идет при наличии в каплях полевых шпатов, при этом это может реализовываться не только в лаборатории, но и в атмосфере, несмотря на относительно небольшое содержание шпатов в атмосферных аэрозолях.

Райан Салливан (Ryan Sullivan) из Университета Карнеги-Меллон говорит, что пока не собирается отказываться от «глиняной» гипотезы, отмечая, что пока еще сложно делать заключения о роли аэрозольных частиц в атмосферной химии – дело в том, что для однозначного вывода необходимо учитывать и такие факторы, как размер частиц и их форма, которые могут различаться для различных типов атмосферных аэрозолей. Однако, он подчеркивает, что результаты нового исследования, несомненно, представляют собой определенный интерес.

Источник: Nature 2013, DOI: 10.1038/nature12278

метки статьи: #атмосферная химия, #физическая химия