Хенрик Свенсмарк - Леденящие звезды. Новая теория глобальных изменений климата

К счастью, данных набралось уже достаточно, чтобы они могли полнозвучно пропеть свою песню. Свенсмарку и его коллегам оставалось лишь услышать мелодию и постараться понять ее. Вопреки их предположениям образование сверхмалых «точек» шло слишком быстро, и даже последняя теория Фанцюнь Юя и Ричарда Турко не объясняла этого явления. Здесь был нужен совершенно новый механизм.

За то время, пока продолжались опыты, Свенсмарк разработал математическое описание всех событий, произошедших после того, как приборы показали появление первых «точек». Будучи заложенной в компьютер, эта математика очень хорошо прогнозировала результаты. С тем же успехом она работала и в обратном направлении, рисуя убедительную картину того, должно было происходить с «точками» размером меньше трех нанометров, до того как приборы могли их уловить.

Последовательность и скорость событий говорили о том, что процесс ядрообразования начинается слишком рано. Впрыскивание двуокиси серы и озона в камеру происходило за час до того, как в дело вступало Солнце в исполнении ультрафиолетовых ламп. В течение этого часа должны были формироваться кластеры молекул. По размеру они даже меньше, чем сверхмалые «точки», и, следовательно, были неуловимы для имевшихся в распоряжении ученых приборов. Как случайно выяснили Мартин Энгхофф и Йозеф Полни, для образования капелек серной кислоты помощь ультрафиолета была не нужна.

Ключевыми игроками оказались электроны. Достаточно всего лишь одного электрона, прилепившегося к молекуле кислорода, чтобы она стала привлекательной для молекул воды. Несколько таких молекул собираются вместе и создают водяной кластер. Будучи активирован озоном и имея в достатке двуокись серы, водяной кластер становится центром, где начинает образовываться — и накапливаться — серная кислота. Таким образом, старое представление о том, что молекулы серной кислоты сначала образуются под действием ультрафиолетового света и лишь затем медленно стекаются в группы, как мысли, с запозданием приходящие в голову, — можно признать недействительным. Здесь мы видим, как они рождаются в виде молекулярных кластеров — во всяком случае, на самой первой стадии образования «точек».

В самом начале электрон выступает в роли клея, крепко скрепляющего всю конструкцию. Но когда кластер, пусть еще очень маленький, накапливает несколько молекул серной кислоты, он становится достаточно устойчивым, чтобы вести самостоятельное существование. Электрон теперь может двигаться дальше, найти другую молекулу кислорода и начать строить новый кластер. Таким образом, он действует как катализатор, который стимулирует химические реакции и при этом не расходует себя.

Процесс шел очень быстро, а так как в коробе эксперимента «SKY» работало много электронов, количество молекулярных кластеров успевало достигнуть миллионов на литр, прежде чем включались ультрафиолетовые лампы. Когда подается ультрафиолет и молекул серной кислоты становится намного больше, уже существующие кластеры готовы захватить их и присоединить к себе. К тому времени как кластер накопит около семидесяти молекул серной кислоты, он увеличится в диаметре от 1 до 3 нанометров, и его уже можно будет распознать как сверхмалую «точку».

Если новая теория правильно объясняет события, произошедшие в реакционной камере, и если «SKY» — это реалистическая модель атмосферы, тогда такой же процесс должен происходить в небе над нашими головами. Сверхмалые «точки» вырастают в полноразмерные ядра облачной конденсации и ежедневно высеивают зерна для образования новых облаков. Можно сказать, мы получили наконец ответ на головоломку и разобрались в том, что сеет зерна, что образовывает ядра ядер и что заставит поросенка перепрыгнуть через ограду, — это электроны, высвобожденные космическими лучами.

Летом 2005 года эксперимент был завершен, и группа подготовила научный труд по его результатам. А затем члены группы столкнулись с долгими проволочками, так как ведущие научные журналы один за другим под разными предлогами отказывались печатать доклад, не ставя, впрочем, под сомнение технические заслуги экспериментаторов. Особенно расстраивало ученых то правило, согласно которому журналы часто запрещают разглашать предварительную информацию, а это означает, что вы не можете ничего рассказать о проведенном эксперименте до момента публикации. Больше года результаты эксперимента нигде открыто не упоминались, и об опыте знал лишь узкий круг коллег.

В конце концов престижный лондонский научный журнал «Труды Королевского общества» принял этот доклад, озаглавив его «Экспериментальные доказательства роли ионов в ядрообразовании в атмосферных условиях». И хотя бумажный номер журнала должен был выйти из печати не раньше 2007 года, журнал опубликовал доклад в Сети в октябре 2006-го. Статья сопровождалась комментариями Королевского общества [62] Королевское общество (полное название — Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе, The Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge) — ведущее научное общество Великобритании, одно из старейших научных обществ в мире; создано в 1660 г. и Датского национального космического центра, от лица которого высказался его руководитель Айгиль Фриис-Кристенсен:

«Многие климатологи считали, что связь между космическими лучами и облаками недоказуема. Некоторые утверждали, что вообще нет мыслимого способа, каким космические лучи могли бы воздействовать на облачный покров. Сейчас эксперимент „SKY“ показал нам, что заряженные частицы способны на это, и нам следует включить космические лучи в список тем международных исследований климата» [63] Цит. по пресс-релизу Датского национального космического центра, публикация которого была разрешена только 4 октября 2006 г. .

Оставляя в стороне все межличностные и научные перебранки 1996–2006 годов, краткое изложение истории выглядит так. Согласно измерениям метеоспутников, облачный покров Земли ритмично изменялся на протяжении нескольких лет, идя след в след за изменением количества пятен на Солнце. А точнее говоря, он ориентировался на эффективность солнечного ветра, регулирующего потоки космических лучей, которые достигают Земли. Это подтолкнуло ученых провести эксперименты в области химии атмосферы. Состоявшиеся опыты продемонстрировали, как электроны, высвобождаемые заряженными частицами, ускоряли процесс образования кластеров молекул серной кислоты — наиболее важного источника ядер облачной конденсации.