Napi 25 tonnányi kozmikus eredetű anyag hullhat a Földre

5795

Decemberben az ünnepi készülődésen túl minden évben beköszönt a Geminidák meteorraj maximuma is. Ilyenkor a Föld áthalad a (3200) Phaethon kisbolygó-üstökös törmelékcsóváján, a kis borsóméretű meteoroidok pedig látványos csíkokat rajzolnak az égboltunkra, ahogy elégnek a légkörben. Amit viszont nem látunk szabad szemmel, azok a kozmikus porként is emlegetett, az év minden napján záporozó aprócska meteoroidok. Az aszteroidák ütközése, vagy az üstökösök párolgása során szétszóródó anyag egy része elég a légkörünkben, mint a Geminidák tagjai is, csak sokkal kisebb skálán.

A Föld felszíne felett körülbelül 80-90 km magasságban a miniatűr kőzetdarabkák még kisebb részecskék alkotta felhőket hagynak maguk után, amit ,,meteorfüst”-nek is szokás nevezni. Az apró részecskék összetapadnak és kicsi hógolyóként nőnek, ahogyan évek alatt leesnek a Földre. Régóta feltételezik, hogy az atmoszféra középső tartományaiban létezik ez a meteorfüst, de az emberi hajszál ezredével összemérhető részecskéket igen nehéz ilyen magasan vizsgálni. Vajon mi alkotja ezt a füstöt, mennyi van belőle és milyen szerepet játszik a légkörben – ezekre a kérdésekre keresik a választ.

Korábbi kutatásokban szuborbitális rakétákkal kíséreltek meg méréseket végezni, de ezeknek alig néhány perc állt rendelkezésükre, mielőtt visszaestek a Földre; a begyűjtött adatokat pedig nehéz volt értelmezni. A füst összetételét meteoritok, vagy meteoritdarabok alapos vizsgálatával is próbálták már meghatározni. Vizsgáltak a sarkvidéki jégmezőkre hullott, vagy háztetőkről összegyűjtött meteoritokat is, de nem lehetett ezekből megbízhatóan meghatározni a légkörben levő meteorfüst összetételét. Az első ilyen méréseket végző eszköz a NASA SOFIE (Solar Occultation for Ice Experiment) volt, ami 2007-ben a NASA AIM (Aeronomy of Ice in the Mesosphere) műholdján utazott.

A Föld mögül kikandikáló Nap a Nemzetközi Űrállomás fedélzetéről fényképezve. A képen megfigyelhető a bolygónk légkörének összes rétege. (Forrás: NASA)

A SOFIE a bolygónk körül keringve a Föld légkörén keresztül a Napot figyeli, a légkörünkön keresztül haladó napfény mérésével vizsgálva az atmoszféra tulajdonságait. Ezeket az mérési eredményeket különböző modellekbe illesztve meghatározható, hogy milyen molekulák vagy atomok találhatóak a légkörben. A SOFIE különböző gázokat, például szén-dioxidot és ózont, továbbá aeroszolokat (a levegőben lebegő aprócska szilárd vagy folyékony halmazállapotú részecskék) is ki tud mutatni – néhány hullámhosszon pedig kifejezetten a meteorfüstöt érzékeli. A SOFIE mérési adataiból készült el az első hosszútávú, űreszközzel készített felmérés a meteorfüstről, amit az eredmények szerint főképp vas, oxigén, szilícium és magnézium alkot.

Eddig nem volt egyetértés a kutatók közt abban, hogy mennyi kozmikus eredetű anyag hullik a Földre minden nap, a becslések pedig napi 2 és 200 tonna között mozogtak. A SOFIE adatait felhasználva és más vizsgálatokkal együtt összevetve már egy precízebb számot kaphatunk majd erre is, először viszont mindenképpen azt kellett megállapítani, hogy pontosan milyen elemek is építik fel a füstöt.

Az adatok alapján 2017-re kilencféle válaszra szűkítették le a lehetőségeket, ami már önmagában is nagy előrelépés volt. Ahhoz viszont, hogy tovább tudjanak haladni a munkával, ki kellett deríteni, hogy a kilencféle összetételből melyik a helyes. Az angliai University of Leeds kutatócsoportja a Déli-sarkról gyűjtött különböző olyan kozmikus porszemcséket, amik túlélték a légkörbe való belépést. Az ezekben mérhető vas, magnézium és szilícium aránya a SOFIE kutatóinak kilencféle variációjából egyhez passzolt: vasban gazdag olivin, egy a Földön is gyakori, zöld színű ásvány.

Hawaii Green Sand Beach területéről gyűjtött olivin ásványok. (Forrás: NASA’s Ames Research Center / Tom Trower)

A saját mérési adataik és számításaik alapján a Leeds kutatócsoport is megbecsülte, mennyi kozmikus anyag érkezik naponta a Földre; aztán a SOFIE kutatói is elvégezték a saját számításaikat, az eredmények pedig konvergáltak: ezek szerint minden nap átlagosan 25 tonnányi kozmikus eredetű anyag hullik a Földre.

Még mindig rengeteg nyitott kérdés maradt, hogy vajon miként hat a meteorfüst a légkörre és a földi életre, de már így is sokat tudunk róla. Már a 19. század végén is megfigyeltek irizáló felhőket nyáron a pólusok közelében. Sokáig úgy tartották, hogy ezek az éjszakai világító felhők jégből állnak, amit a SOFIE-t megelőző egy korábbi programban meg is erősítettek. Az eredmény megválaszolt egy kérdést, ellenben felvetett egy másikat. A jégnek szüksége van valamilyen magra, például egy porszemcsére, amin kikristályosodhat, a felső légkör pedig (ahol ezek a felhők keletkeznek) úgy hitték, hogy elég tiszta. Akkor vajon honnan kerül oda por? A SOFIE erre találta meg 2012-ben a választ: meteorfüstből.

Éjszakai világító felhők a NASA meteorológiai ballonjának felvételén. Nagyobb méretű változathoz kattintsunk a forrás linkjére! (Forrás: NASA’s Goddard Space Flight Center)

Vannak további hatásokról szóló elképzelések is, az egyik ilyen például a ,,vastrágyázás”, vagy eredeti elnevezésén iron fertilization. A vas egy szükséges elem a fotoszintézishez, amilyen eljárással a növények napfényből cukrot állítanak elő. Az óceánokban, ahol fitoplanktonok élnek, nehéz a vashoz hozzájutni, a legtöbbet por formájában a partról fújja be a szél és hamar el is süllyed. Vannak kutatások, amik szerint a vas egy másik forrása lehetnek a mezoszférából lehulló meteorfüst szemcséi. Nem biztos, de valószínű tehát, hogy az óceánjainkban folyó fotoszintézis részben kozmikus eredetű vas segítségével zajlik.

A meteorfüst a mezoszférában levő víz kialakulásában is szerepet játszhat. Lehetséges, hogy a mezoszférában található oxigén és hidrogén kölcsönhatásából jön létre víz; de éppen úgy, mint a világító felhőknél, ehhez szükség van valamilyen szilárd felületre, ahol reagálni tudnak. Lehet, hogy a meteorfüst részecskéi ez a felület. Sok olyan kérdés és titok övezi még a légkörünket, ahol a meteorfüst akár jelentős szerepet is játszhat. A SOFIE adatai továbbra is támogatják ezeknek a megválaszolását, ezzel is közelebb hozva minket ahhoz, vajon milyen hatással vannak ezek a kozmikus eredetű részecskék a Földünkre.

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás