Genom att utveckla flera innovativa experimentsystem, EU-finansierade forskare har nu en bättre indikation på hur mycket kosmiskt stoft som kommer in i jordens atmosfär och vilken påverkan det har.

Vårt solsystem är en dammfylld plats. När kometer färdas runt deras banor och nära solen börjar de avdunsta, lämnar ett spår av kosmiskt damm i deras kölvatten. Dessa dammpartiklar kommer sedan in i jordens atmosfär med en mycket hög hastighet – var som helst i intervallet 40 000 till 260 000 km/h – där de kolliderar med luftmolekyler. Denna kollision orsakar sedan snabbvärmning och en efterföljande smältning och avdunstning av partiklarna.

"Ibland är detta stoft synligt som meteorer, vilket är fallet med dammpartiklar större än 2 mm, säger CODITA projektledare John Plane. "Men det mesta av stoftmassan som kommer in i atmosfären är så liten att den bara kan observeras med hjälp av specialiserade meteorradarer." Mer så, Plane säger att även om vi vet att dammet finns där, det finns få indikationer på hur mycket kosmiskt stoft som kommer in i jordens atmosfär – uppskattningsintervallet är mellan 3 och 300 ton per dag – och vilken inverkan det har.

Rensa luften

CODITA-projektet arbetar för att rensa luften i denna fråga. För att åstadkomma detta, projektet lanserade två framgångsrika experimentella system för att studera kemin hos de metalliska molekylerna och joner som produceras från förångande meteorer. Enligt Plane, det första systemet upptäckte de metalliska molekylerna med hjälp av en flödesrörreaktor, kopplad till en flygtids-masspektrometer. Systemet använder pulsad laserstrålning för att mjukt jonisera de metalliska molekylerna. "För första gången kunde vi framgångsrikt studera reaktionerna hos sådana metalliska arter som metalloxider och -hydroxider, som har visat sig omöjliga att upptäcka med andra metoder, säger Plane.

Det andra experimentet använde också ett flödesrör, denna gång med en plasmakälla och kopplad till en kvadrupolmasspektrometer. "Med detta system kan vi studera den dissociativa rekombinationen av metallinnehållande joner med elektroner, vilket är huvudvägen för att neutralisera joner som finns i den övre atmosfären, tillägger Plane.

En polär soptunna

Dessa experiment – ​​i kombination med en astronomisk modell av stoftutveckling i solsystemet och högpresterande radarmätningar – visar att cirka 40 ton kosmiskt stoft kommer in i jordens atmosfär dagligen.

Men vad så? Säker, vår atmosfär kan se ut som om den behöver dammas ordentligt, men vad är effekten? Enligt CODITA-projektet, en hel del:"Metallerna som injiceras i atmosfären från förångande dammpartiklar är den direkta eller indirekta orsaken till en rad fenomen, säger Plane.

Till exempel, metallerna kondenserar till mycket fint damm som kallas meteorisk rök, som spelar en roll i bildandet av nattlysande moln. Dessa ismoln förekommer i polarområdena på en höjd av 82 km under sommarmånaderna. Molnen dök upp första gången 1886, och deras ökande förekomst verkar vara en signal om klimatförändringar i mellanatmosfären, där vattenångan ökar och temperaturen sjunker på grund av ökade nivåer av växthusgaser – det omvända till den lägre atmosfären, säger Plane. "Meteorisk rök påverkar också polära stratosfäriska moln som orsakar utarmning av ozonskiktet, och avsättningen av kosmiskt järn i södra oceanen ger ett viktigt näringsämne för plankton, som drar ner koldioxid från atmosfären.'

Nu, tack vare det arbete som utförts av CODITA-projektet, det är möjligt att modellera effekterna av kosmiskt stoft på en konsekvent basis och från det yttre solsystemet hela vägen till jordens yta. Men projektets omfattning är inte begränsad till jorden. För att ytterligare förstå effekterna av kosmiskt stoft på en planets atmosfär, projektet undersöker också effekterna av meteorisk rök i andra solsystemkroppar, inklusive högtemperaturkemi på Venus, bildandet av nattlysande moln på Mars, och produktion av bensen på Titan.