Schematisk väg över kondensering och frysning av porer (övre vänster), deponeringskärnbildning (nedre vänster), och homogen kärnbildning av rena vattendroppar (höger), följt av iskristalltillväxt. De vertikala streckade linjerna indikerar ismättnad (vänster) och vattenmättnad (höger). Kreditera: PNAS
Porer i atmosfäriska partiklar tillåter vatten att kondensera, vilket leder till bildandet av iskristaller i fuktig men omättad luft. Detta är ett nytt sätt att tänka på iskristallbildning i moln, särskilt cirrusmoln.
Cirrus moln, isiga trådar på hög höjd av is, är viktiga komponenter i klimatsystemet. De reglerar mängden värmestrålning som jorden släpper ut i rymden, så det är vettigt att inkludera cirrusmoln i globala klimatmodeller. Det kräver en god förståelse för hur molnen bildas. Ett nytt papper i PNAS finner att den tidigare tankemekanismen för isbildning i fuktiga men omättade (som de där cirrusmoln bildas) inte fungerar. Istället, en annan mekanism förklarar bättre is (och därmed molnbildning) - och detaljerna är långt ifrån dimmiga.
I atmosfären, is bildas på fläckar av damm och andra material i en process som kallas kärnbildning. Forskare antog tidigare att kärnprocessen, när luften inte var fuktig nog för att vara mättad med vatten, uppstod när vattenånga molekyler bildades tillsammans direkt till is, utan något flytande vattensteg emellan. Men den förklaringen passar inte med observationer och molekylära modeller, enligt forskare från ETH Zürich, University of Utah och Zürich University of Applied Sciences.
En ledtråd till den sanna processen kommer från det faktum att partiklar med porer-som minisvampar-bildar ispartiklar med mycket högre effektivitet än partiklar utan porer. Detta fick forskargruppen att misstänka att vattenånga kan kondensera i de små porerna och att iskristallerna börjar växa från flytande vatten - inte i ånga. I experiment som inkluderar molekylära simuleringar och experiment med syntetiserade porösa partiklar, laget drog slutsatsen att deras hypotes var korrekt:Även när luften inte är helt mättad med vatten, ånga kan kondensera i små partikelporer och hjälpa kärnkristalliserade iskristaller.
Processen kan också vara aktiv i andra molnbildningsprocesser, författarna skriver, gör processen kallad por kondens och frysning till en nyligen viktig faktor för att förstå bildandet av kalla moln och deras påverkan på klimatet.
