En utskjelt hypotese om at kosmisk stråling påvirker skydannelse og klima har ikke latt seg knekke. Den står sterkere enn noen gang siden den først dukket opp i 1997.
Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
Kosmisk stråling treffer jorda hele tiden, men i ulike mengder avhengig av hvor godt solas magnetfelt beskytter oss. (Illustrasjon: Danish National Space Center)
Kosmisk stråling og klima
Hypotesen om kosmisk stråling og skydannelse går ut på at variasjoner på sola forårsaker endringer i klimaet på jorda, via kosmisk stråling og skydannelse.
Den foreslåtte mekanismen er at økt kosmisk stråling gir flere små partikler i lufta, som bidrar til dråpedannelse og skydannelse. Flere skyer avkjøler atmosfæren.
Kosmisk stråling kan for eksempel komme fra supernovaer og sorte hull, og treffer vår atmosfære med høy hastighet.
Solvinden og solas magnetfelt skjermer jorda og solsystemet fra slik kosmisk stråling utenfra.
Solas magnetfelt er enormt, og bæres av solvinden - den konstante strømmen av partikler som sola slynger ut i rommet. Alle planetene befinner seg innenfor dette feltet.
Mengden kosmisk stråling som treffer jordas atmosfære varierer med styrken på solas magnetfelt.
- Selv om fysiske mekanismer som kobler kosmisk stråling til skyer fortsatt er høyst usikre, så er selve hypotesen om en slik kopling mer utviklet i dag.
Det sier Jón Egill Kristjánsson, professor ved Institutt for geofag ved Universitetet i Oslo. Han er en av mange som har vært veldig kritiske til hypotesen.
- Det finnes ingen fysiske mekanismer som skulle forklare den påståtte sammenhengen mellom kosmisk stråling og skydekke, skrev han i tidsskriftet Cicerone i 2000.
Nå er han altså litt mer positivt innstilt.
- Vitenskapen har ikke stått på stedet hvil i disse 11 årene, sier han til forskning.no.
Dansk hypotese
Det var danskene Henrik Svensmark og Eigil Friis-Christensen som først antydet at variasjoner i skydekket kunne knyttes til variasjoner i den kosmiske strålingen som treffer jorda.
Siden den første studien ble publisert i 1997, har de ment at kosmisk stråling er en oversett faktor som burde tas med i klimamodellene.
For noe dager siden kom en ny studie fra det danske miljøet, som bekrefter at kosmisk stråling kan påvirke dannelsen av små partikler, såkalte aerosoler, i atmosfæren.
Kosmisk stråling fører til ionisering i atmosfæren, og kan dermed være en kilde til ladning, og virke stimulerende på partikkeldannelse.
Forskerne antar at om slike partikler blir store nok, kan vann kondensere på dem, og de kan bidra til skydannelse.
- De danske forskerne finner klare indikasjoner på at partikkeldannelsen blir stimulert når ioniseringen øker. Resultatet er et nyttig innlegg i diskusjonen om partikkeldannelse under ladede forhold, sier Kristjánsson.
- Misvisende
Han syns samtidig det er å gå for langt å si at den nye studien viser at partikler fra rommet danner skydekke, slik pressemeldingen fra Aarhus universitet hevder.
Annonse
- Det er misvisende, sier han.
- Den vitenskapelige artikkelen – i motsetning til pressemeldingen – går ikke inn på hva disse funnene kan ha å si for skyer. Det er nok høyst usikkert, sier Kristjánsson.
I denne videoen kan du se den danske forskeren Ulrik Ingerslev Uggerhøj forklare mer om funnene, i et klipp laget av DTU Space.
Han understreker at partiklene som ble dannet og målt i eksperimentet hadde en diameter på fire nanometer.
- En typisk kondensasjonskjerne for sydråpedannelse er rundt 100 nanometer i størrelse. For å vokse fra 4 til 100 nanometer ved koagulering - sammenslåing ved kollisjoner – må det være gunstige forhold til stede, ellers vil partikkelen fordampe igjen, sier han.
Kristjánsson understreker at de danske forskerne ikke har gjort noe forsøk på å simulere denne prosessen i det nye arbeidet.
Mye arbeid igjen
Martin Andreas Bødker Enghoff er forsker ved DTU Space ved Danmarks tekniske universitet og førsteforfatter på den nye artikkelen. Han gir Kristjánsson helt rett i denne delen av kritikken, og understreker at det er mye arbeid igjen å gjøre.
Dette er en seksjon av ASTRID, Danmarks største partikkelakselerator, som befinner seg ved Aarhus universitet. Denne har forskerne brukt til å sende elektroner inn i et klimakammer for å skape lignende forhold som i atmosfæren der skyer dannes. (Foto: AU)
- Vår studie handler mest om effekten av den kosmiske strålingen på aerosolene. Vi har vist at stråler som minner mye om kosmiske stråler helt klart kan hjelpe med å danne aerosoler, sier han.
- Ettersom skydråper dannes på aerosoler, så kan det også påvirke skyene, men denne studien sier ikke noe om hvor stor effekten er på skyer, sier Bødker Enghoff.
Annonse
Han mener nå at den delen av hypotesen som handler om strålenes effekt på areosoler, nå er meget godt dokumentert.
- Observasjoner, modellberegninger og våre egne eksperimenter viser at det er en klar effekt, sier han.
- Med hensyn til virkningen på skyene, så finnes det nye observasjoner fra vår gruppe som viser at det er en effekt på skydekket under korte variasjoner av den kosmiske strålingen, men det finnes også studier som viser det motsatte, forteller Bødker Enghoff.
Modellfolket simulerer
En annen del av Kristjánssons kritikk går ut på at modell-estimater som foreligger til nå ikke tyder på at kosmisk stråling har stor betydning for skyer og dermed klima.
Han understreker imidlertid at det er for tidlig å trekke endelige konklusjoner når det gjelder disse estimatene.
- Vi er meget glade for at modellfolket har begynt å simulere effekten av kosmisk stråling. Vi har diskutert mye hvordan man best kan simulere effekten, svarer Bødker Enghoff.
- Akkurat nå kan ikke modellene vise den samme effekt som vi ser i observasjonene. Spørsmålet er dermed om det er modellene eller observasjonene som skal forbedres. Det er heldigvis mye spennende forskning å gjøre, sier han.
Avviker fra atmosfæreforhold
Kristjánsson mener også at det er en betydelig begrensning ved studien at den bruker temperaturer, trykk og gasskonsentrasjoner som avviker betydelig fra de forhold i atmosfæren der ionisering på grunn av kosmisk stråling anses å ha størst potensiale til å påvirke partikkeldannelse.
Jón Egill Kristjánsson.(Foto: Gudmund Dalsbø)
- For eksempel er konsentrasjonen av svovelsyre urealistisk høy, sier han.
Annonse
Bødker Enghoff innrømmer at konsentrasjonen er høy.
- Det skriver vi også i artikkelen. Selvfølgelig hadde det vært best å gjøre eksperimentet ved helt realistiske konsentrasjoner, men det lot seg ikke gjøre. Og faktisk er det god grunn til å forvente at de kosmiske strålene vil ha en relativt større effekt når konsentrasjonen av svovelsyre er lav, som i atmosfæren, sier han.
Hett tema
Kristjánsson forteller at aerosol-nukleasjon, altså hvordan partikler dannes fra kondenserende gasser, er et hett tema i atmosfæreforskningen for tiden.
- Selv om kunnskapen om drivhusgassene og deres klimaeffekt anses å være nokså robust, er kunnskapen om aerosoler svært begrenset, sier han.
I praksis betyr det blant annet at forskerne ikke har noen god forståelse av hvordan skyer og skydekke dannes. Her er det altså stor usikkerhet.
- Vi vet at aerosoler kan ha stor betydning for klima, sier Kristjánsson.
Forventer at det blir kaldere
Han poengterer samtidig at det ikke ser ut til at dagens klimautvikling bryr seg nevneverdig om variasjonene i kosmisk stråling.
- Ellers burde det blitt kaldere de siste 50 årene, og ikke varmere, sier Kristjánsson.
Han begrunner det med at den kosmiske strålingen, i løpet av de årene vi har hatt pålitelige og sammenhengende målinger (siste 60 år), aldri har vært så høy som den er nå. Samtidig har klimaet aldri vært så varmt som nå.
Martin Andreas Bødker Enghoff. (Foto: Privat)
Bødker Enghoff svarer at spørsmålet om temperaturen er meget innviklet.
Annonse
- De siste 100 årene har solens aktivitet vært veldig høy, noe som vil si at det ikke har vært så mange kosmiske stråler. Hvis de kosmiske stråler skaper flere skyer, som så avkjøler, passer det med at det skulle være være varmere når det ikke er så mange stråler, sier han.
- De siste par år har det til gjengjeld vært riktig mange kosmiske stråler fordi solen plutselig er blitt svakere. Dersom det varer, skulle vi forvente at det blir kaldere, sier Bødker Enghoff.
Han understreker samtidig at når man snakker om klima så skal det gjerne gå 30 år før man kan si noe om en trend, fordi det er så mange ting som påvirker temperaturen.
- Det er jo ikke bare drivhusgasser eller kosmiske stråler. Så det er vanskelig å si noe definitivt. Likevel ser det ut til at man for eksempel kan se solens 11-års syklus i havtemperaturen, sier Bødker Enghoff.
CLOUD
Han mener det trengs eksperimenter hvor aerosolene får lov til å vokse hele veien til skykjernestørrelse. Dessuten kan man bruke modeller.
- Helst begge deler. Akkurat nå kan vi si at det finnes eksperimenter som viser en effekt på de små aerosolene, og observasjoner som viser en effekt på skyene, men der er ikke noe som forbinder de to tingene enda – vi kan si at vi har en “missing link”, sier Bødker Enghoff.
Men her kan det snart komme svar. Det pågår nemlig et omfattende eksperiment kalt CLOUD, ved CERN i Sveits. Her forsøker forskerne å simulere de samme mekanismene ved hjelp av enda mer avanserte instrumenter, og nye resultater er like om hjørnet.
I et ferskt intervju med physicsworld.com avslører Jasper Kirkby, partikkelfysiker og prosjektets leder, at forskningsgruppa har gjort store oppdagelser.
Har målt veksten
I et skykammer sender disse forskerne inn en partikkelstråle fra protonsynkrotronen (en partikkelakselerator) ved CERN. Dette blir som en kunstig kilde til kosmisk stråling som forskerne kan variere intensiteten på.
- CERN-strålen og den naturlige kosmiske strålingen som går gjennom skykammeret, gir en veldig stor forsterkning av produksjonen av disse partiklene inne i kammeret, og vi har kvantifisert dette for første gang, sier Kirkby.
- Vi har også for første gang målt veksten av disse partiklene molekyl for molekyl, gjennom det såkalte kritiske stadiet. Ingen har gjort det før, sier han.
Det kritiske stadiet referer til en størrelse på partiklene. Når de er små, er det sannsynlig at de fordamper. Når de når en viss størrelse vil de fortsette å vokse.
Kirkby sier til forskning.no at han ikke kan komme med videre kommentarer verken om danskenes studie eller den kommende artikkelen fra CLOUD – nettopp fordi manuskriptet er til godkjenning for publisering.
Referanse:
Martin B. Enghoff et.al., Aerosol nucleation induced by a high energy particle beam, Geophysical Research Letters, vol. 38, 2011 (sammendrag).
Henrik Svensmark og Eigil Friis-Christensen, Variation of cosmic ray flux and global cloud coverage—a missing link in solar-climate relationships, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics; volum 59, utg. 11, juli 1997, s. 1225-1232 (sammendrag).
Kommentarfeltet under artikler som omhandler klima er for tiden stengt. Vi ønsker en bredere klimadebatt under fullt navn på kronikkplass eller som debattinnlegg. Les hele begrunnelsen her: http://www.forskning.no/artikler/2011/mai/288614
