Naukowcy z Harvard University dokonali pierwszych obserwacji cząsteczki, o której kluczowej roli w niszczeniu stratosferycznego ozonu długo teoretyzowano – nadtlenku chloru.
Potrzebne dane NASA zebrała nad Arktyką. Analizy badań zostały przeprowadzone przy pomocy sytemu komputerowej symulacji chemii atmosfery, prowadzonego przez naukowców z NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) w Pasadenie w Californi.
Cząsteczka Cl2O2, zwana również dimerem tlenku chloru, powstaje z dwóch identycznych cząsteczek tlenku chloru (I) (ClO). Dimer ten został sztucznie wytworzony i wykryty w laboratorium, uważa się, że w atmosferze może istnieć wyłącznie w szczególnie zimnych warstwach stratosfery, nad biegunem północnym, gdzie mamy do czynienia ze względnie wysokim stężeniem tlenku chloru
“Wiedzieliśmy już od obserwacji z 1987 roku, że ubytek ozonu jest jakoś powiązany z wysokim stężeniem ClO, ale nigdy wcześniej nie odkryliśmy nadtlenku chloru – powiedział Rick Stimpfle, główny autor badań, naukowiec z laboratorium w Harvardzie.
Obfitość nadtlenku chloru w atmosferze została wykryta przy użyciu nowatorskiej technologii detekcji promieniowania o małej długości fali, takiego jak ultrafioletowe, poprzez substancje zdolne do fluoroesencji. Technologia ta była wcześniej wykorzystywana przy wykrywaniu obecności tlenku chloru (I) w warstwach stratosfery nad Antarktydą i Arktyką.
“Z wcześniejszych, wieloletnich obserwacji tlenku chloru nad obszarami arktycznymi i antarktycznymi wywnioskowaliśmy, że musi tam być i dimer i to w znacznych ilościach, ale do dziś nie byliśmy w stanie go zobaczyć“, przyznał Ross Salawitch, współautor pracy badawczej i naukowiec z JPL.
Tlenki chloru początkowo tworzyły się z freonów (fluorowcoalkilów, głównie pochodnych metanu), cząsteczek stworzonych przez człowieka na użytek przemysłowy, wykorzystywanych np. w lodówkach. Użycie freonów zostało oficjalnie zakazane przez Montreal Protocol, ale przetrwały one w atmosferze przez dziesiątki lat. “Obecność większości chloru w stratosferze to efekt działalności człowieka” dodał Stimpfle.
Tlenek chloru powoduje destrukcję ozonu. Podczas absorpcji światła, z jednej cząsteczki tlenku chloru powstają dwa atomy chloru i molekuła tlenu. Wolne atomu chloru bardzo chętnie reagują z ozonem, rozbijając jego cząsteczki. Poprzez rozpad ozonu, znów formułuje się nadtlenek chloru, proces powtarza się cyklicznie.
“Bezpośrednie pomiary tlenku chloru umożliwiają nam dokładniejsze opisanie procesów niszczenia ozonu w polarnych rejonach stratosfery” – powiedział Mike Kurylo, manager z NASA Upper Atmosphere Recearch Program z Washington.
“Poprzez połączenie całej naszej chemicznej wiedzy o regionach polarnych, którą zdobywamy dzięki badaniom z powietrza, zdjęciom
Wszystkie rezultaty otrzymano dzięki połączonej europejskiej misji naukowej the Stratospheric Aerosol and Gas Experiment III Ozone Loss and Validation Experiment/Third European Stratospheric Experiment on Ozone 200. Misję przeprowadzono w Kirunie, w Szwecji, między listopadem 1999 a marcem 2000. Podczas kampanii naukowcy wykorzystywali komputerowe modele dla meteorologii i chemii stratosfery, aby pokierować samolotem badawczym ER-2 w regiony oczekiwanej obecności tlenków chloru. Duża zdolność do przystosowywania się stacji umożliwiła pobranie próbek ze wszystkich interesujących nas regionów atmosfery.