Planktonin tuottamat kaasut auttavat muodostamaan pilviä merillä

Lähes viiden vuosikymmenen ajan tiedeyhteisö on epäillyt, että mikroskooppinen meriplankton on osallinen pilvien muodostumiseen merten yllä. Näin myös todella on, osoitti Helsingin yliopiston johtama CERN CLOUD -koesarja.Avautuu uuteen välilehteen

Meriplankton vapauttaa yhteyttäessään ilmaan kaasumaista dimetyylisulfidia (DMS), joka antaa merille niille ominaistuoksun. Hapettuessaan ilmassa DMS muodostaa happamia yhdisteitä.

Niistä yksi on metyylisulfonihappo (MSA). CERN CLOUD -koe osoitti, että tämä aiemmin vähälle huomiolle jäänyt kaasu voi käynnistää aerosolihiukkasten muodostumisen ja kasvun kylmillä ja puhtailla merialueilla. Näiden aerosolihiukkasten ympärille voi tiivistyä kosteutta, joka lopulta kasaantuu pilviksi, mitä ei huomioida nykyisissä ilmastomalleissa.

Koesarja tehtiin realistisissa ilmakehäolosuhteissa CERN CLOUD -kammiossa. Kammion olosuhteita voidaan kontrolloida erittäin tarkasti, mikä mahdollistaa kokeet  merille tyypillisissä erittäin matalissa kaasupitoisuuksissa ja kylmissä lämpötiloissa – +9 °C:sta aina −52 °C:een.

Yhtä tehokas kuin rikkihappo kylmässä meri-ilmassa

Kun kammion lämpötila oli alle −10 °C ja ilmassa oli edes hiutunen ammoniakkia, muodosti MSA uusia hiukkasia yhtä tehokkaasti kuin ilmakehän aerosolimuodostuksen pääajurina pidetty rikkihappo.

Sekoittuessaan rikkihappo ja MSA vahvistivat toistensa vaikutusta  muodostamalla yhdessä molekyylirypäitä. MSA kiihdytti myös hiukkasten kasvua koko tutkitulla lämpötila-alueella. Yhdistelmä auttaa nanometriluokan hiukkasia selviytymään ilmakehässä riittävän pitkään, jotta ne voivat kasvaakokoon, jossa ne voivat toimia pilviytiminä .

– Koska MSA ja rikkihappo esiintyvät yleensä samankaltaisissa pitoisuuksissa kylmillä merialueilla, voi pilviä muodostua siellä jopa kymmenen kertaa aiemmin luultua nopeammin, sanoo toinen pääkirjoittajista, tutkijatohtori Jiali Shen.

Tämä auttaa selittämään eteläisellä valtamerellä ja kylmässä merellisessä ylätroposfäärissä havaittujen hiukkasten yllättävän suuren määrän.

Merkitys pilville ja ilmastolle

Aerosolihiukkaset vaikuttavat ilmastoon sirottamalla auringonvaloa ja toimimalla pilvien tiivistymisytiminä (CCN).

Yleisesti ottaen suurempi CCN-pitoisuus johtaa ilmastojärjestelmän viilenemiseen. Siksi CCN-pitoisuuksien tarkka ennustaminen on välttämätöntä tulevaisuuden ilmastonmuutosennusteiden parantamiseksi. Nykypäivän ilmastomallit aliarvioivat kuitenkin CCN-hiukkasten määrää eteläisellä valtamerellä alle puoleen todellisesta. 

Tutkimusryhmän simulaatiot osoittavat, että MSA:n lisääminen malliin kasvattaa hiukkas- ja CCN-pitoisuuksia eniten kylmillä ja puhtailla Arktista ja Antarktista ympäröivillä merialueilla – juuri niillä alueilla, joissa mallit tällä hetkellä jäävät puutteellisiksi.

 Kun fossiilisten polttoaineiden rikkidioksidipäästöt jatkavat laskuaan, meriplanktonista lähtevät luonnolliset pilviytimet voivat olla arveltua tehokkaampi lähde kompensoimaan ilmansaasteiden vähenemisestä odotettavaa lämpenemistä. Näiden prosessien mallintaminen on välttämätöntä, jos haluamme ennustaa luotettavasti tulevaa ilmastoa ja ilmanlaatua, sanovat tutkimuksen vastaavat tutkijat tohtori Xu-Cheng He ja professori Katrianne Lehtipalo.

–  Nämä löydökset osoittavat, että perustavanlaatuinen ilmakehätutkimus on välttämätöntä maapallon järjestelmän ymmärtämiseksi. Ne korostavat myös jatkuvan panostuksen tärkeyttä huippuluokan mittauksiin ja mallinnukseen tulevaisuuden ilmastoennusteiden parantamiseksi, sanoo Helsingin yliopiston ilmakehä- ja maapallon järjestelmätutkimuksen instituutin (INAR) johtaja professori Tuukka Petäjä.

Tutkimuksen Role of methanesulfonic acid in atmospheric particle nucleation and growth julkaisi Nature 10.1038/s41586-026-10810-2