APPROFONDIMENTO

La rivoluzione dov’è?

Su Nature escono i risultati del secondo esperimento CLOUD coordinato da Jasper Kirkby al Cern. Confermano l’ipotesi che doveva rivoluzionare le scienze del clima e smentire l’effetto serra delle nostre emissioni di CO2 ed equivalenti? 

IL CORRIERE DELLA SERRAL’esperimento era stato proposto nel 1997 da Kirky per verificare una tesi sostenuta dal fisico danese Henrik Svensmark in vari articoli e nel libro di “cosmoclimatologia” The Chilling Stars. In breve, è questa. Quando aumenta il magnetismo o vento solare,  i raggi cosmici ad alta energia in arrivo dal resto della galassia – da non confondere con quelli del Sole trovati da PAMELA – penetrano meno abbondanti nell’atmosfera. Siccome sarebbero determinanti per la formazione di nubi basse, dice la tesi, dando agli aerosol presenti in atmosfera l’energia necessaria per fare da nuclei di condensazione del vapore acqueo. In loro assenza ci sarebbe una scarsità di nubi basse, e questa scarsità causerebbe la quasi totalità del presente riscaldamento globale.

Sarebbe quindi l’attività del Sole, e non le nostre emissioni di gas serra, a causare il riscaldamento globale in corso. Gli scienziati del clima sbagliavano nel sostenere che i raggi cosmici galattici partecipano alla formazione delle nubi alte e sono (quasi) ininfluenti su quelle basse, tutti i modelli di evoluzione del clima passato, presente e futuro sarebbero da buttare…

Nel 2007, CLOUD era partito male. L’anno scorso era uscito un bilancio fallimentare del primo esperimento nella camera a nebbia collegata al sincrotrone del CERN. Questa volta gli strumenti sono migliorati, dati e misure anche. Sono cambiati anche gli autori  e scrivono (corsivi miei):

Troviamo che con un tasso di ammoniaca atmosfericamente rilevante di 100 parti per migliaia di miliardi per volume, o minore, il tasso di nucleazione delle particelle di acido solforico aumenta da cento a mille volte (conferma). Misure molecolari a intervalli di tempo molto ravvicinati mostrano che la nucleazione procede con un meccanismo di stabilizzazione delle basi che coinvolge l’accrescimento passo dopo passo delle molecole di ammoniaca (conferma ). Gli ioni aumentano il tasso di nucleazione di un fattore addizionale tra 2 e più di 10 (confermadipende dalle temperatura e dall’energia) al livello base di intensità dei raggi cosmici galattici, a condizione che detto tasso sia inferiore a quello che limita la produzione di ioni accoppiati (conferma, vedi link precedenti).

Dopo le conferme di un secolo di ricerche, la smentita:

Troviamo che la nucleazione binaria indotta da ioni di H2SO4–H2O può avvenire nella media troposfera (tra 2.000 e 6.000 metri di quota), ma è trascurabile nello strato limite (dai 2.000 metri in giù). Malgrado il cospicuo tasso di aumento dovuto all’ammoniaca, le concentrazioni di ammoniaca e di acido solforico sono insufficienti per dare conto della nucleazione osservata in detto strato.

I raggi cosmici galattici  determinano la formazione di nubi basse in quantità marginali e a temperature troppo fredde per verificarsi tra zero e duemila metri. La rivoluzione non c’è stata né poteva esserci. Innanzitutto per i limiti sperimentali di CLOUD. Nella camera a nebbia, l’atmosfera terrestre doveva essere ridotta a vapore acqueo, ozono, ammoniaca e acido solforico. Nella realtà gli aerosol sono più vari e non hanno solo dimensioni nanometriche. Inoltre ogni “giro” dell’esperimento è stato contaminato dall’azoto, il gas prevalente nell’atmosfera, nonostante gli sforzi per eliminarlo. La contaminazione ha allargato ulteriormente i margini di incertezza:

La stima per l’incertezza sperimentale complessiva sul [H2SO4] misurato dal CIMS  (uno spettrometro di massa) è di −50%/+100%, sulla base di tre misure indipendenti… La stima per l’incertezza complessiva sul tasso di miscelazione della NH3 (atmosferica) è di −50%/+100%.

Le quantità potrebbero essere la metà o il doppio di quelle riportate, insomma. E la rivoluzione non c’è stata per un altro motivo. La tesi di Svensmark era già stata smentita, persino da E. Friis-Christensen che l’aveva proposta insieme a lui nel 1997. Il flusso dei raggi cosmici galattici è infatti stabile da mezzo secolo: non esiste alcuna correlazione positiva o negativa con l’andamento della temperatura globale. Ma CLOUD ha fornito alcuni particolari in più, i protocolli e le apparecchiature funzionano. Ora che sono cadute le ipotesi iniziali, il prossimo esperimento potrebbe scoprire qualcosa di nuovo sulla formazione delle nuvole e contribuire a migliorare i modelli di evoluzione del clima.

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Fonte dell’immagine: University of Lamcaster

6 Commenti

  1. leggetevi questo articolo divulgativo tratto dal sito di una giovane azienda che ha fornito una strumentazione essenziale all’esperimento ma anche molto chiaro:

    First results of CERN’s CLOUD experiment now published in NATURE journal
    PTR-MS technology made in Austria contributes to important results of the CLOUD experiments at CERN.

    The CLOUD experiment has been designed to study the effect of cosmic rays on the formation of atmospheric aerosols – tiny liquid or solid particles suspended in the atmosphere – under controlled laboratory conditions. Atmospheric aerosols are thought to be responsible for a large fraction of the seeds that form cloud droplets.

    The CLOUD results show that trace vapors assumed until now to account for aerosol formation in the lower atmosphere can explain only a tiny fraction of the observed atmospheric aerosol production. The results also show that ionization from cosmic rays significantly enhances aerosol formation. Precise measurements such as these are important in achieving a quantitative understanding of cloud formation, an important contribution to climate models.

    The prestigious NATURE journal has now published first results from the CLOUD experiment, where two PTR-MS instruments from the Institute for Ion Physics and Applied Physics of the University of Innsbruck contributed to this cutting edge project. A quadrupole based PTR-MS was used to monitor trace concentrations of Ammonia and a PTR-TOF-MS system (based on time of flight technology) continuously scanned organic vapor concentrations in the CLOUD chamber.

    IONICON Analytik is the world’s leading manufacturer of PTR-MS instruments and has developed the high-resolution PTR-TOF-MS technology together with the Institute for Ion Physics and Applied Physics of the University of Innsbruck. IONICON commercialized the PTR-TOFMS series very successfully in 2007 for the ultra-sensitive and high-resolution quantification of VOCs in real-time and IONICON is a proud partner of the CLOUD Initial Training Network (CLOUD-ITN) project, a multi-site network of 8 Ph.D. students and 2 post-docs at 9 partner institutions across Europe.

    Della serie non avete capito nulla!
    come potete sostenere questa pagina web sulla scienza?

  2. Come dice Kirkby, l’esperimento non dà nessuna informazione sull’effetto dei raggi cosmici. Solo conferme di cose note e ancora più incertezze su quelle già incerte.
    Per fortuna, in corso d’opera sono arrivati ricercatori senza una tesi preconcetta; visto che finalmente la macchina funziona, potranno progettare esperimenti migliori.

  3. @L. Tositi
    “Della serie non avete capito nulla!” Possibilissimo. Mi spiega dove ho sbagliato, per favore?

    I ricercatori scrivono che i risultati non permettono di dire alcunché sull’effetto dei raggi cosmici. Nel comunicato promozionale che lei ricopia, si legge “Misure precise _come queste_ sono importanti per arrivare a una conoscenza quantitativa della formazione delle nuvole, un contributo importante ai modelli climatici.”
    E’ proprio la conclusione dei ricercatori e la mia. Secondo lei, esistono risultati più importanti che l’azienda e i ricercatori tengono nascosti?

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