Hat die Erde ein Staubansammlungsproblem?
Die Schätzungen variieren, wie viel kosmischer Staub und Meteoriten täglich in die Erdatmosphäre gelangen, liegen jedoch zwischen 5 und 300 Tonnen. Schätzungen basieren auf Satellitendaten und Extrapolationen von Meteoritenfällen. Die Sache ist, niemand weiß es wirklich genau und bisher gab es keine wirklich koordinierten Bemühungen, dies herauszufinden. Ein neuer Projektvorschlag namens Cosmic Dust in the Terrestrial Atmosphere (CODITA) würde jedoch genauere Schätzungen darüber liefern, wie viel Material auf die Erde trifft und wie es die Atmosphäre beeinflussen könnte.
"Wir haben ein Rätsel - Schätzungen, wie viel Staub hereinkommt, variieren um den Faktor hundert", sagte John Plane von der University of Leeds in Großbritannien. "Das Ziel von CODITA ist es, diese enorme Diskrepanz zu beheben."
Obwohl wir den Raum als leer betrachten, würde das gesamte Material zwischen Sonne und Jupiter zusammen einen Mond mit einem Durchmesser von 25 km bilden, wenn es zusammengedrückt würde.
Wie viel von diesem Zeug - Reste von der Bildung der Planeten, Trümmer von Kometen und Asteroiden-Kollisionen usw. - trifft auf die Erde? Satellitenbeobachtungen legen nahe, dass täglich 100-300 Tonnen kosmischer Staub in die Atmosphäre gelangen. Diese Zahl ergibt sich aus der Akkumulationsrate seltener Elemente, die mit kosmischem Staub verbunden sind, wie Iridium und Osmium, in polaren Eiskernen und Tiefseesedimenten.
Andere Messungen - einschließlich Meteorradarbeobachtungen, Laserbeobachtungen und Messungen mit Flugzeugen in großer Höhe - weisen jedoch darauf hin, dass die Eingabe nur 5 Tonnen pro Tag betragen könnte.
Das Wissen um den Unterschied könnte einen großen Einfluss auf unser Verständnis von Dingen wie Klimawandel und nachtleuchtenden Wolken sowie der Chemie von Ozon und Ozeanen haben.
"Wenn der Staubeintrag etwa 200 Tonnen pro Tag beträgt, werden die Partikel erheblich schneller als allgemein angenommen durch die mittlere Atmosphäre transportiert", sagte Plane. "Wenn die 5-Tonnen-Zahl korrekt ist, müssen wir unser Verständnis darüber, wie sich Staub im Sonnensystem entwickelt und von der mittleren Atmosphäre an die Oberfläche transportiert wird, grundlegend überarbeiten."
Wenn sich Staubpartikel der Erde nähern, gelangen sie mit sehr hohen Geschwindigkeiten von 38.000 bis 248.000 km / h in die Atmosphäre, je nachdem, ob sie in die gleiche Richtung oder entgegen der Erdbewegung um die Sonne kreisen. Die Partikel werden durch Kollisionen mit Luftmolekülen sehr schnell erhitzt und erreichen Temperaturen von weit über 1.600 Grad Celsius. Partikel mit Durchmessern von mehr als etwa 2 Millimetern erzeugen sichtbare „Sternschnuppen“, aber der größte Teil der Staubpartikelmasse, die in die Atmosphäre gelangt, wird als viel kleiner eingeschätzt und kann daher nur mit speziellen Meteorradaren erfasst werden.
Die Metalle, die aus verdampfenden Staubpartikeln in die Atmosphäre injiziert werden, sind an einer Vielzahl von Phänomenen beteiligt, die mit dem Klimawandel zusammenhängen.
„Kosmischer Staub ist mit der Bildung von nachtleuchtenden Wolken verbunden - den höchsten Wolken in der Erdatmosphäre. Die Staubpartikel bilden eine Oberfläche für die Bildung der Eiskristalle der Wolke. Diese Wolken entwickeln sich im Sommer in den Polarregionen und scheinen ein Indikator für den Klimawandel zu sein “, sagte Plane. „Die Metalle aus dem Staub beeinflussen auch die Ozonchemie in der Stratosphäre. Die vorhandene Staubmenge ist wichtig für alle geotechnischen Initiativen zur Erhöhung des Sulfat-Aerosols, um die globale Erwärmung auszugleichen. Kosmischer Staub befruchtet den Ozean auch mit Eisen, das potenzielle Klimarückkopplungen aufweist, da marines Phytoplankton klimabedingte Gase emittiert. “
Das CODITA-Team wird auch Laboreinrichtungen nutzen, um einige der am wenigsten verstandenen Aspekte des Problems anzugehen
"Im Labor werden wir die Natur der kosmischen Staubverdampfung sowie die Bildung von meteorischen Rauchpartikeln untersuchen, die eine Rolle bei der Eiskeimbildung und dem Einfrieren polarer stratosphärischer Wolken spielen", sagte Plane. „Die Ergebnisse werden in ein Chemie-Klimamodell der gesamten Atmosphäre einfließen. Dies wird es erstmals ermöglichen, die Auswirkungen von kosmischem Staub vom äußeren Sonnensystem auf die Erdoberfläche konsistent zu modellieren. “
CODITA hat vom Europäischen Forschungsrat einen Zuschuss in Höhe von 2,5 Mio. EUR erhalten, um den Staubeintrag in den nächsten 5 Jahren zu untersuchen. Das internationale Team unter der Leitung von Plane besteht aus über 20 Wissenschaftlern in Großbritannien, den USA und Deutschland. Plane präsentierte diese Woche auf dem National Astronomy Meeting in Großbritannien Informationen über das Projekt.
Quelle: Jodrell Bank Center for Astrophysics
