Hlavní obsah

Brněnští vědci pomohli vyvrátit hypotézu ohledně ozónové díry

Tým brněnských vědců z Ústavu přístrojové techniky (ÚPT) Akademie věd ČR vedený Vilémem Nedělou provedl ve spolupráci s Dominikem Hegerem z Masarykovy univerzity v Brně ojedinělé pozorování ledových vzorků pomocí speciálně upraveného elektronového mikroskopu. Díky tomu vyvrátili hypotézu o roli takzvaných ledových květů při vzniku slaných aerosolů v polárních oblastech a jejich vlivu na ničení ozónové vrstvy, která nás chrání před ultrafialovým zářením.

Brněnští vědci pomohli vyvrátit hypotézu ohledně ozónové díry

Ve vědeckém světě se ledovými květy míní přírodní útvary, které za nízkých okolních teplot vyrůstají z povrchu nově vytvořeného ledu. Nejčastěji je lze najít v polárních oblastech. Podle ÚPT nevypadají jako to, co nám v zimě mráz kreslí na okna – mají jemnou strukturu, tvar podobný listu kapradí a jsou až třikrát slanější než mořská voda.

Tak slané jsou proto, že do sebe dokáží z mořské vody nasávat sůl. Proto se považují za důležitý zdroj slaných aerosolů v polárních oblastech.

Aerosol je obecně směs malých pevných či kapalných částic v plynu. První případ se označuje jako dým, druhý jako mlha.

Ještě donedávna vědci předpokládali, že se křehké ledové květy rozpadají – a následně je vítr unáší do atmosféry, kde se stávají významnou součástí chemických reakcí v atmosféře. Například i takzvané bromové exploze.

Brom ničí ozón

„To, co jsme pro lepší představu nazvali bromovou explozí, je ve skutečnosti intenzivní uvolňování bromu z mořské soli do atmosféry. Uvolněný brom ničí ozón. Slaný aerosol tak velkou mírou přispívá k tvorbě polárních ozónových děr nad Arktidou a Antarktidou,“ vysvětlují vědci.

A to je přesně důvod, proč se zajímali o ledové květy. Existovalo totiž podezření, že na počátku jsou nevinně vypadající přírodní útvary s takřka romantickým názvem – a na konci ozónová díra.

Nedocházelo k rozpadu na slané mikročástice

Pro objasnění role ledových květů při vzniku slaných aerosolů nejprve brněnští vědci pod vedením Dominika Hegera z Masarykovy univerzity připravili tyto ledové květy v laboratoři. Tým Environmentální elektronové mikroskopie ÚPT v čele s Vilémem Nedělou pozoroval jejich postupnou sublimaci (přímou přeměnu na páru) pomocí speciálního environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu (EREM AQUASEM II).

Na rozdíl od předpokladu, že ledové květy jsou křehké a rozpadají se na množství malých slaných částic, Nedělův tým prokázal opak. Ledové květy byly v mikroskopu flexibilní a přilnavé, nedocházelo k jejich rozpadu na slané mikročástice.

„Z toho vyplývá, že ledové květy pravděpodobně nejsou přímým zdrojem slaných aerosolů a důvodem pro vznik polárních ozónových děr,“ uvádějí odborníci.

Výsledky výzkumu mají velký význam pro environmentální modelování procesů v atmosféře, což je zase specializace výzkumníka Xin Yangem z British Antarctic Survey s hlavním sídlem v britském Cambridgi, který se na studii také podílel.

Mikroskop pracuje v podmínkách blízkých přírodě

Led je pro viditelné světlo průsvitný, proto je jeho pozorování v optickém mikroskopu problematické. Mnohem lepšího kontrastu se dosahuje použitím rastrovacího elektronového mikroskopu (REM). Běžný REM však pracuje za velmi nízkých tlaků, kdy se musí led schladit na nízkou teplotu pod −120 °C, aby nedocházelo k jeho okamžité sublimaci.

struktura „umělého sněhu“ vyrobeného stříkáním malých kapiček roztoku jodidu sodného do tekutého dusíku v environmentálním rastrovacím elektronovém mikroskopu.

Foto: ÚPT AV ČR

Vědci z ÚPT přestavěli a nově pro studium ledu upravili klasický elektronový mikroskop tak, že vznikl unikátní environmentální rastrovací elektronový mikroskop (EREM) pojmenovaný AQUASEM II.

Uzpůsoben je pro studium vzorků v podmínkách blízkých přirozenému prostředí. V případě zkoumání ledu je to teplota těsně pod 0 °C v prostředí, které obsahuje určité množství vodní páry jako v přírodě. Tlak plynů v komoře vzorku EREM může tedy být až miliónkrát vyšší než u běžného elektronového mikroskopu.

Další předností je, že vzorky se mohou pozorovat v nativním (přirozeném, nezměněném) stavu a není nutné je upravovat. Tyto experimenty jsou podle Akademie věd světově unikátní a mají značný význam nejen pro pochopení vlastností ledu, ale také pro vývoj nových léků, studium rostlin i malých živočichů, nebo dokonce pro výzkum prakticky všech elektricky nevodivých materiálů.

Výsledky publikoval i prestižní vědecký časopis Atmospheric Chemistry and Physics.

yknivoNumanzeSaNyknalC

Výběr článků