बादलों का रहस्य: पौधों द्वारा छोड़े गए हाइड्रोकार्बन हमारे आकाश को कैसे आकार देते हैं

बादलों के निर्माण का रहस्य

विशेष रूप से, भविष्य में बादल कैसे बनेंगे यह काफी हद तक एक रहस्य बना हुआ है। हालाँकि, जलवायु की भविष्यवाणी करने में यह एक महत्वपूर्ण कारक है क्योंकि अधिक बादल अधिक सौर विकिरण को प्रतिबिंबित करते हैं, जिससे पृथ्वी की सतह ठंडी हो जाती है।

बादलों को बनाने वाली पानी की बूंदों को बनाने के लिए, जल वाष्प को संघनन नाभिक की आवश्यकता होती है, जो ठोस या तरल कण होते हैं जिन पर यह संघनन कर सकता है। ये कण विभिन्न प्रकार के एरोसोल द्वारा प्रदान किए जाते हैं, जो 0.1 और 10 माइक्रोन व्यास के बीच के छोटे ठोस या तरल कण होते हैं जो प्रकृति और मानव गतिविधियों द्वारा उत्पन्न और हवा में छोड़े जाते हैं। इन कणों में समुद्र से नमक, रेगिस्तान से रेत, उद्योग और यातायात से प्रदूषक, या आग से निकलने वाले धुएं के कण शामिल हैं।

हालांकि, सभी संक्षेपण नाभिकों में से लगभग आधे वास्तव में तब बनते हैं जब हवा में विभिन्न गैसीय अणु मिलकर एक ठोस बनाते हैं, एक घटना जिसे विशेषज्ञ "न्यूक्लिएशन" या "नए कण गठन" (एनपीएफ) कहते हैं। सबसे पहले, ये कण बहुत छोटे होते हैं, आकार में केवल कुछ नैनोमीटर, लेकिन समय के साथ वे गैसीय अणुओं के संघनन के माध्यम से बढ़ते हैं और फिर संघनन नाभिक बन जाते हैं।

ग्रीनहाउस गैसें जिन्हें आप सूंघ सकते हैं

कण निर्माण के लिए जिम्मेदार मुख्य मानवजनित गैस सल्फ्यूरिक एसिड के रूप में सल्फर डाइऑक्साइड है, जो मुख्य रूप से कोयले और तेल के जलने से उत्पन्न होती है। इन प्राकृतिक गैसों में सबसे महत्वपूर्ण तथाकथित आइसोलेफिन्स, मोनोटेरपीन और सेस्क्यूटरपीन हैं। ये मुख्य रूप से वनस्पति द्वारा जारी हाइड्रोकार्बन हैं। वे आवश्यक तेलों के मुख्य घटक हैं, जिनकी गंध हमें तब आती है जब हम घास काटते हैं या जंगल में टहलते हैं, उदाहरण के लिए। जब ये पदार्थ ऑक्सीकरण करते हैं, यानी ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो वे हवा में एरोसोल बनाते हैं।

PSI के वायुमंडलीय वैज्ञानिक लुबना दादा ने कहा: "यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हाल के वर्षों में हवा में सल्फर डाइऑक्साइड की सांद्रता में काफी गिरावट आई है और अधिक कड़े पर्यावरणीय कानून के कारण इसमें गिरावट जारी रहेगी। दूसरी ओर, पौधों की वृद्धि के कारण टेरपेन्स की सांद्रता बढ़ रही है"

इसलिए जलवायु पूर्वानुमानों में सुधार के लिए एक बड़ा सवाल है कौन से कारक हावी होंगे, जिससे कम या ज्यादा बादल बनेंगे।" इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हमें यह जानना होगा कि इनमें से प्रत्येक पदार्थ नए कणों के निर्माण में कैसे योगदान देता है। सल्फ्यूरिक एसिड के बारे में पहले से ही बहुत कुछ ज्ञात है, और मोनोटेरपीन और आइसोप्रीन की भूमिका अब बेहतर समझ में आ गई है, क्षेत्र माप और CLOUD जैसे प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए धन्यवाद, जिसमें PSI भाग लेता है।

Sesquiterpenes दुर्लभ लेकिन शक्तिशाली हैं

"अब तक, sesquiterpenes अनुसंधान का ध्यान केंद्रित नहीं किया गया है।" दादा बताते हैं: "ऐसा इसलिए है क्योंकि उन्हें मापना मुश्किल है। सबसे पहले, क्योंकि वे ओजोन के साथ बहुत तेज़ी से प्रतिक्रिया करते हैं, और दूसरी बात यह है कि उनकी घटना की आवृत्ति अन्य पदार्थों की तुलना में बहुत कम है। "

हर साल पृथ्वी पर लगभग 465 मिलियन टन आइसोप्रीन और 91 मिलियन टन मोनोटेरपीन निकलते हैं, जबकि सेस्क्यूटरपीन केवल 24 मिलियन टन होते हैं। फिर भी, ये यौगिक बादल निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। माप के अनुसार, वे एक ही एकाग्रता में अन्य दो कार्बनिक पदार्थों की तुलना में दस गुना अधिक कण बनाते हैं।

इसे निर्धारित करने के लिए, दादा और उनके सहयोगियों ने CERN की अद्वितीय CLOUD प्रयोगशाला का उपयोग किया। परीक्षण कक्ष एक सीलबंद कमरा है जो विभिन्न वायुमंडलीय स्थितियों का अनुकरण करता है। इस जलवायु कक्ष का क्षेत्रफल लगभग 30 घन मीटर है और यह दुनिया में अपनी तरह का सबसे शुद्ध है। शुद्धता इतनी अधिक है कि वातावरण में दर्ज की गई बहुत कम सांद्रता पर भी सेस्क्यूटरपीन का अध्ययन किया जा सकता है।

यह अध्ययन बिल्कुल इसी बारे में था। इस अध्ययन का उद्देश्य वायुमंडल में जैविक कणों के निर्माण का अनुकरण करना था। अधिक विशेष रूप से, शोधकर्ता पूर्व-औद्योगिक युग का अध्ययन करने में रुचि रखते थे जब कोई मानवजनित सल्फर डाइऑक्साइड उत्सर्जन नहीं था। इससे भविष्य के लिए मानवीय गतिविधियों के प्रभावों को अधिक स्पष्ट रूप से निर्धारित और भविष्यवाणी की जा सकेगी। हालाँकि, मानव निर्मित सल्फर डाइऑक्साइड उत्सर्जन लंबे समय से प्रकृति में सर्वव्यापी है। यह एक और कारण है कि केवल क्लाउड चैम्बर ही संभव हैं। यह नियंत्रित परिस्थितियों में पूर्व-औद्योगिक मिश्रण का भी उत्पादन कर सकता है।

निरंतर कण अधिक बादल लाते हैं

प्रयोगों में पाया गया कि शुद्ध हवा में आइसोप्रीन, मोनोटेरपीन और सेस्क्यूटरपीन के प्राकृतिक मिश्रण के ऑक्सीकरण से बड़ी संख्या में कार्बनिक यौगिक बनते हैं, जिन्हें तथाकथित कहा जाता है यूएलवीओसी (अल्ट्रा-लो वाष्पशील कार्बनिक यौगिक)। जैसा कि नाम से पता चलता है, ये कार्बनिक यौगिक बहुत अस्थिर नहीं होते हैं और इसलिए ऐसे कण बनाने में बहुत कुशल होते हैं जो समय के साथ आकार में बढ़ते हैं और संघनन नाभिक बन जाते हैं। सेस्क्यूटरपीन का नाटकीय प्रभाव तब स्पष्ट हो गया जब शोधकर्ताओं ने उन्हें केवल आइसोपेंटीन और मोनोटेरपीन वाले निलंबन में जोड़ा। यहां तक ​​कि केवल 2% जोड़ने पर भी नए कण बनने की दर दोगुनी हो गई। इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि सेस्क्यूटरपीन अणु 15 कार्बन परमाणुओं से बने होते हैं, जबकि मोनोटेरपीन में केवल 10 कार्बन परमाणु होते हैं और आइसोपेंटेन में केवल 5 कार्बन परमाणु होते हैं।

एक ओर, अध्ययन से पता चलता है कि वनस्पति मौसम और जलवायु को कैसे प्रभावित करती है। लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि निष्कर्षों से पता चलता है कि भविष्य के जलवायु मॉडल में आइसोपेंटेन और मोनोटेरपेन के साथ-साथ सेस्क्यूटरपेन को एक अलग कारक के रूप में शामिल किया जाना चाहिए, ताकि उनकी भविष्यवाणियों को और अधिक सटीक बनाया जा सके। विशेष रूप से वातावरण में सल्फर डाइऑक्साइड सांद्रता में कमी और जलवायु तनाव के कारण जैविक उत्सर्जन में एक साथ वृद्धि को देखते हुए, इसका मतलब है कि भविष्य में जलवायु पर इसका प्रभाव बढ़ने की संभावना है। हालाँकि, बादल निर्माण की भविष्यवाणियों को और बेहतर बनाने के लिए अतिरिक्त शोध की आवश्यकता है। वायुमंडलीय रसायन विज्ञान प्रयोगशाला पहले से ही इन अध्ययनों की योजना बना रही है।

वायुमंडलीय आणविक प्रक्रिया अनुसंधान समूह के प्रमुख इमाद अल-हद्दाद ने कहा: "अगला, हम और हमारे CLOUD साझेदार यह जांच करना चाहते हैं कि औद्योगीकरण के दौरान वास्तव में क्या हुआ, जब प्राकृतिक वातावरण तेजी से सल्फर डाइऑक्साइड, अमोनिया और अन्य मानवजनित कार्बनिक यौगिकों जैसे मानवजनित गैसों के साथ मिश्रित हो गया था।"