Ilma ympärillämme ei ole vain kaasua, vaan kaasun seassa leijuu kiinteitä ja nestemäisiä hiukkasia. Aerosolihiukkasten tiedetään jäähdyttävän ilmakehää.
Orgaanisten hiukkasten muodostuminen ja dynamiikka tunnetaan kuitenkin vielä huonosti, joten niiden huomioiminen ilmakehämalleissa on ollut vaikeaa.
‒ Euroopan tutkimusneuvoston rahoittama COALA-projektini pyrkii luonnehtimaan orgaanisia hiukkasia tavalla, jota ei ole ennen tehty. Käytämme uusinta massaspektrometriatekniikkaa, kertoo yliopistonlehtori Mikael Ehn Helsingin yliopiston fysiikan laitokselta.
Haihtuva vai tiivistyvä yhdiste?
Ilmakehään päätyy eri yhdisteitä, joista kullakin on omanlaisensa haihtuvuus eli höyrynpaine. Helpoimmin haihtuvat yhdisteet pysyvät kaasuina, kun taas alhaisen höyrynpaineen yhdisteet eli huonoimmin haihtuvat yhdisteet tiivistyvät herkemmin hiukkasiin.
Höyryjä syntyy sekä luonnossa että ihmistoiminnasta.
Ilmakehän orgaanisten aerosolien syntyä voi näin ollen selittää joko pieni määrä huonosti haihtuvaa yhdistettä tai isompi määrä helposti haihtuvaa yhdistettä.
‒ Ilman eri yhdisteiden haihtuvuusjakauman määrittäminen on COALAn keskeisin tavoite. Aiemmin se ei ole ollut mahdollista, koska mittauslaitteita ei ole ollut olemassa, Ehn kertoo.
Hiukkasia muodostavia höyryjä syntyy sekä luonnossa että ihmistoiminnasta.
Ensin kehitettiin mittalaitteet
Osa projektissa käytettävistä laitteista on kehitetty Helsingin yliopistossa, akatemiaprofessori Markku Kulmalan johtamassa fysiikan laitoksen ilmakehätieteiden osastossa.
Mittauksia aiotaan tehdä samanaikaisesti monella eri laitteella, massaspektrometreillä, joista jokaisella on oma yhdisteryhmä mitattavanaan.
‒ Edelleenkään ei ole yhtä laitetta, joka pystyisi näitä kaikkia mittaamaan samanaikaisesti. Siksi tarvitaan suuri laitearsenaali, jota ei monesta paikasta maailmassa löydy. Mutta Kulmalan ryhmästä kuitenkin löytyy, Ehn sanoo.
Voimme simuloida esimerkiksi havumetsän yllä tapahtuvia reaktioita.
‒ Mittaustulokset viedään ensin kemiallisiin prosessimalleihin, sitten alueellisiin malleihin ja lopuksi globaaliskaalan malleihin, Ehn kertoo.
Alueellinen malli voi simuloida esimerkiksi havumetsän yllä tapahtuvia reaktioita.
Viisivuotisen projektin päätteeksi on tarkoitus ymmärtää paremmin orgaanisten hiukkasten muodostumista, evoluutiota ja kohtaloa ilmakehässä.
‒ Tarvitsemme malleja, joilla voimme simuloida historiallista ilmastoa, nykypäivää sekä tulevaisuuden ilmastoa ilmakehän pienhiukkasten osalta.
Aerosoleja, perhosia ja filosofiaa
Ehn sai EU-rahaa hankkeeseensa viideksi vuodeksi. Saman itsenäisen tutkimuksen käynnistämiseen tarkoitetun rahoituksen on vuoden 2014 hakukierrokselta toistaiseksi saanut kaksi muutakin Helsingin yliopiston tutkijaa: Marjo Saastamoinen perhostutkimuksillaan sekä tutkijakollegiumissa työskennellyt filosofi Jose Pereira da Silva.
Lisää ERC-apurahapäätöksiä tehdään vielä talven kuluessa. Seuraavaksi neuvosto jakaa niin sanotut Consolidator-apurahat ja kokeneen tutkijan apurahat.