Растенија - Анализа на животни на стратосфот; ric воздух l; у Р; tsel на рамнотежата на водородот во
Содржина:
Во студија објавена во 21-ви август во Nature, тим на научници од Универзитетот во Калифорнија, Беркли, Институтот за технологија во Калифорнија, Националниот центар за истражување на атмосферата во Болдер, Колорадо и UC Irvine го прават истото Земјина рамнотежа од водородниот буџет, од каде доаѓа водородот и каде се влева.
„Балансиран буџет сега значи дека ќе можеме подобро да предвидиме што ќе се случи кога луѓето ќе внесат огромни количини на водород за горивни ќелии во и надвор од атмосферата“, рече Кристи Боринг, професор по хемија и науки за планетата и планетата во УК Беркли.
Досега, научниците веруваа дека ги разбираат повеќето извори на водород и мијалници - каде се произведува водород и како тој се апсорбира во хемиските реакции во почвата, океаните и атмосферата. Сепак, два различни методи за следење на водородот дадоа значително различни резултати.
Научниците кои ја мерат концентрацијата на водород откриле дека најголемиот мијалник на водород е во почвата - микробите го метаболизираат водородниот гас (H2) за енергија, отстранувајќи го водородот од воздухот, каде што е еден од најзастапените гасови во трагови по метанот.
Оние кои ја следат еволуцијата на водородот според релативните количини на два негови изотопа - стандарден водород, кој има само еден протон во јадрото и деутериум кој има дополнителен неутрон во јадрото - добија поинаков одговор. Податоците сугерираат дека главниот мијалник е реакција на водороден гас во атмосферата со OH радикали кои ја „чистат“ атмосферата од многу реактивни гасови.
Она што многу научници ги довело до овој конечен заклучок е значителната акумулација на деутериум во H2 или молекуларен водород во атмосферата близу до површината на земјата. Дутериумот, кој е само една десети илјадитина почеста на земјата како и водородот, е за 12 проценти повеќе збогатен со H2 во атмосферата отколку водата (H2O) во океаните. За многу години се веруваше дека ниеден извор или мијалник за водород освен реакција со радикали на ОХ во атмосферата не може да произведе забележано големо збогатување на деутериумот.
Boering на UC Berkeley, специјализиран за анализа на изотопи на стакленички гасови, реши да бара одговор на оваа загатка во горната атмосфера или стратосферата. Стратосферата се протега од 10 до 50 километри над површината и содржи озонски слој, кој ја штити земјата од ултравиолетовите зраци. Стратосферскиот H2 е исклучително збогатен со деутериум, со збогатувањето до 32 проценти повисоко отколку во H2 во близина на површината на земјата.
„Водородот во стратосферата, заедно со соединенијата во невообичаените метеорити, е најмногу збогатен со изотоп материјал на земјата“, рече Боринг. „Овие први мерења во стратосферата - далеку од микробите на почвата и површинските извори како што е согорувањето на фосилни горива - ни овозможија да истражиме како се збогатува или исцрпува деутериумот само преку процесите во атмосферата.
Примероците од стратосферскиот воздух беа земени со модифициран шпионски авион У-2, ЕР-2, управуван од НАСА. Речиси 500 примероци на воздух се добиени на летовите датирани од 1996 година.
Нивната изотопска анализа покажа дека екстремното збогатување на деутериумот забележано во стратосферскиот H2 не се должи само на збогатување на деутериум преку уништување на H2 во реакцијата со OH, туку и на збогатување на деутериумот во серијата хемиски реакции во кои метанот (CH4) се оксидира H2 да произведува. Во двата случаи, реакциите што вклучуваат деутериум се одвиваат со различна брзина од оние што вклучуваат водород, што резултира во производи со сооднос на деутериум/водород, различен од односот во реагирачките хемикалии.
„Глобалниот буџет на водород во атмосферата беше мистерија некое време, бидејќи луѓето не успеаја да сфатат дека акумулацијата на деутериум во атмосферскиот H2 може да се должи на изворот на метан“, рече Боринг. „Нашите мерења го решаваат овој проблем и покажуваат дека она што е произведено од оксидација на метан H2 произведува прилично збогатен H2 и помага во балансирање на буџетот за H2 “.
Кога овие нови податоци ќе се комбинираат со познатите релации на деутериум-водород на други реакции кои вклучуваат водород - навлегување на H2 од микробите на почвата и океанот и производство преку нецелосно согорување на фосилни горива, горење на биомаса и производство од микроби - изворите и билансот на крајот паѓа, рече Боринг.
„Нашите мерења и анализи се чекор напред во разбирањето на буџетот за Н2 бидејќи помагаат во решавање на разликата помеѓу буџетот што произлегува од мерењата на концентрацијата на Н2 и буџетот добиен од мерењата на изотопот во Н2“, рече таа.
Анализата на Boering е овозможена благодарение на развојот на нова техника од геохемичарот на Caltech, Eон Ејлер, која мереше изотопски стапки користејќи само 50-100 милилитри воздух - помалку од половина чаша - наместо 4.000 литри приближен волумен претходно потребен за голем резервоар за пропан Дома. Да се добие стратосферски воздух во толку големи количини би било тешко, рече Боринг. Техниката на Ејлер вклучува масена спектрометрија за одделување на различни изотопи врз основа на нивните мали разлики во тежината.
Коавтори на статијата се Ејлер од Калтех и постдокторскиот истражувач Том Ран, кој моментално е во Националната лабораторија во Лос Аламос. Мајкл Мекарти, докторанд на Универзитетот во Калифорнија во Беркли; и колеги од Националниот центар за истражување на атмосферата и УЗ Ирвин.
Истражувањето на Боринг е поддржано од Националната фондација за наука, Фондацијата Дејвид и Лусил Пакард и Програмата за истражување на горната атмосфера на НАСА.