So hilft der Teilchenbeschleuniger bei der Erforschung von Wolken

Wissenschaftler haben mit Hilfe des Cern in Genf Aerosole unter die Lupe genommen. Sie erhoffen sich darüber Aufschlüsse über die Klimaerwärmung.

Eigenartige Gebilde: Wokentanz bei Wermatswil im Zürcher Oberland (15. August 2011).

Eigenartige Gebilde: Wokentanz bei Wermatswil im Zürcher Oberland (15. August 2011).

(Bild: Keystone)

Um zu untersuchen, wie Wolken entstehen, hat ein Forscherkonsortium einen Teilchenbeschleuniger am Cern in Genf zu Hilfe genommen. Die im Fachmagazin «Nature» publizierten Resultate zeigen, dass an dem Vorgang viel mehr Ausgangsstoffe beteiligt sein müssen als bisher vermutet.

In dem Experiment nahmen die Wissenschaftler die Entstehung von so genannten Aerosolen unter die Lupe, wie das Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen AG, das dem Konsortium angehört, mitteilte. Aerosole sind Gemische winziger Schwebeteilchen in der Luft. Sie können aus Staub, Russ, Meersalz, aber auch aus Pollen entstehen.

Aerosole sind ein wichtiger Klimafaktor. Zum einen reflektieren sie einfallende Sonnenstrahlen, zum andern bilden sie so genannte Kondensationskeime, durch die Wolken entstehen können. Beides könnte dazu beitragen, einen Teil des vom Menschen verursachten Treibhauseffektes zu dämpfen.

Unbekannte Wolkenbildner

Bisher galten Schwefelsäure und Ammoniak als Ausgangsstoffe der Aerosol-Bildung. Doch die Studie zeigte, dass noch viele andere Moleküle beteiligt sind: Als die Forscher die Vorgänge in der Atmosphäre mit den üblichen Schwefelsäure- und Ammoniakmengen simulierten, bildeten sich zehn bis tausend Mal weniger Aerosole als erwartet.

Das bestätige Experimente aus der Smogkammer des PSI, wonach neben Schwefelsäure noch andere Stoffe beteiligt sein müssten, wird Studienmitautor Urs Baltensperger vom Labor für Atmosphärenchemie des PSI in der Mitteilung zitiert. Es gehe nun darum, diese weiteren chemischen Verbindungen zu finden.

Für ihre Studie setzten die Forscher einen Teilchenbeschleuniger am Cern ein. Der damit erzeugte Teilchenstrahl simulierte in der vier Meter hohen Experimentierkammer die kosmische Strahlung. In der Natur trifft dieser Teilchenschauer aus dem Weltall kommend auf die obersten Schichten der Atmosphäre.

Strahlung aus dem Weltall

Die Experimente zeigten, dass in diesen hohen Luftschichten die kosmische Strahlung die Bildung von Aerosolen stark unterstützt. Mit der Strahlung entstehen bis zu zehnmal mehr solche Aerosole als ohne Strahlung - und es braucht dazu ausser Wasserdampf und Schwefelsäure keine anderen chemischen Stoffe.

Laut einer Medienmitteilung des Cern bedeutet dieses Resultat, dass die kosmische Strahlung das Klima beeinflussen kann. Ob dieser Beitrag aber substanziell sei, könne momentan nicht abgeschätzt werden. Dazu müssten zuerst die zusätzlichen Aerosol-fördernden Substanzen identifiziert werden.

miw/sda

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