När sotpartiklar blir kompakta på sin resa genom atmosfären, de sprider och absorberar ljus och kan påverka andningsvägarna.

När kol brinner – oavsett om det är kolet på din grill eller från en skogsbrand – släpps sot ut i atmosfären. Men det som går upp måste komma ner, så vad händer med sot?

När sotpartiklar "molnbearbetas" blir de mer kompakta. Partiklarna är inkorporerade i molndroppar, vilket leder till att vattnet kondenserar och avdunstar när droppen rör sig högre eller lägre i atmosfären. Sot som är mycket kompakt har färdats långt och genom moln, som påverkar partiklarnas optiska, aerodynamiska och ytegenskaper.

För att bättre förstå hur sotpartiklar förändras i atmosfären, forskare vid Michigan Technological University använde universitetets molnkammare för att simulera förhållanden liknande de som observerades vid Pico Mountain Observatory på Azorerna, Po-dalen i Italien, foten av Sierra Nevada-bergen, den tegeltillverkande Bhaktapur-regionen i Nepal och Mexico City.

Janarjan Bhandari, en postdoktor i atmosfärsvetenskap, Claudio Mazzoleni, professor i fysik, och medarbetare publicerade nyligen sina resultat i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

I deras artikel, "Omfattande sotkomprimering genom molnbearbetning från laboratorie- och fältobservationer, "Bhandari, Mazzoleni och medarbetare diskuterar omvandlingen av sotpartiklar i moln som förändrar hur de svarta sotpartiklarna absorberar ljus och orsakar atmosfärisk uppvärmning, samt hur de sätter sig i lungorna och orsakar andningsproblem i täta stadsområden.

Inne i molnkammaren

För att kontrollera deras experiment med komprimering av sot, Bhandari och Mazzoleni använde Michigan Techs Pi Cloud Chamber.

"I molnkammaren har vi kontrollerade förhållanden. Vi skickar in partiklarna, vi bildar molnet och vi ser hur de utvecklas, " sade Bhandari. "Partiklarna ändrar form. När de släpps ut, de har en grenliknande struktur som smulas sönder till en komprimerad struktur i molnet."

Först, forskarna bränner fotogen i en oljelampa under en ventilationshuv. De trycksätter luften med en pump för att suga in röken i kammaren. Bhandari sa att de samlade in flera typer av prover:direkt från lampan för baslinjemätningar, från molndroppar i kammaren med en virtuell motströmsimpaktor, och från kvarvarande sot i kammaren som inte interagerade med molndroppar.

Experimenten i molnkammaren har gjort det möjligt för forskarna att förstå att ju längre sotpartiklar finns i atmosfären, ju fler möjligheter de har att bli molnbearbetade, och ju större chans att partiklarna blir kompakterade.

"Från vår synvinkel, en av de mest intressanta delarna är att sotpartiklarna absorberar solljus eftersom de är svarta, "Mazzoleni sa. "De flesta andra atmosfäriska partiklar kyler för det mesta planeten eftersom de reflekterar solljus. Sotet värmer planeten istället."

Att minska mängden sot som släpps ut i atmosfären kan vara en viktig faktor för att fördröja de värsta konsekvenserna av klimatförändringarna. Dessutom, många människor som bor i tätbefolkade städer runt om i världen lider av andningssjukdomar relaterade till föroreningar. Komprimerat sot kan leta sig djupt ner i mänskliga lungor; att avlägsna sot från atmosfären kommer att rensa luften, bokstavligen.