Bitte geben Sie die E-Mail-Adresse ein, mit der Sie sich registriert haben, um Ihr Passwort zurückzusetzenVielen Dank, dass Sie sich bei Physics World registriert haben. Wenn Sie Ihre Daten jederzeit ändern möchten, besuchen Sie bitte Mein KontoEine dänische Gruppe, die die Erdatmosphäre im Labor reproduziert hat, hat gezeigt, wie Wolken durch einfallende kosmische Strahlung gesät werden könnten.Das Team glaubt, dass die Forschung Beweise dafür liefert, dass Schwankungen des kosmischen Strahlungsflusses, die durch Änderungen der Sonnenaktivität verursacht werden, eine Rolle beim Klimawandel spielen könnten.Andere Klimaforscher bleiben jedoch skeptisch gegenüber dem Zusammenhang zwischen kosmischer Strahlung und Klima.Die herkömmliche Ansicht der Klimawissenschaftler, wie sie im Bericht des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen von 2007 zum Ausdruck kommt, ist, dass der größte Teil der Erwärmung der Erdoberfläche in den letzten Jahrzehnten auf die atmosphärische Ansammlung von menschengemachten Treibhausgasen wie z Kohlendioxid.Aber Henrik Svensmark vom National Space Institute in Dänemark glaubt, dass ein Effekt im Zusammenhang mit den schwankenden Magnetfeldern der Sonne auch eine wichtige Rolle bei der Erwärmung spielen könnte.Seit mehr als einem Jahrzehnt untersucht Svensmark, wie die energiereichen Teilchen, die die Erde aus dem Weltraum erreichen, bekannt als kosmische Strahlung, das Klima des Planeten aufgrund von Änderungen der Sonnenstrahlung beeinflussen können.Die Idee ist, dass kosmische Strahlen Wolken erzeugen, indem sie Moleküle in der Erdatmosphäre ionisieren, die andere Moleküle anziehen, um die Aerosole zu erzeugen, um die Wasserdampf kondensieren kann, um Wolkentröpfchen zu bilden.Die daraus resultierenden tief liegenden Wolken haben dann den Effekt, die Erde abzukühlen, indem sie einfallendes Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren.Da das Magnetfeld der Sonne dazu neigt, kosmische Strahlung von der Erde abzulenken, wird der Planet bei hoher Sonnenaktivität wärmer und umgekehrt bei niedriger Sonnenaktivität kühler.1997 untermauerte Svensmark diese Idee mit einer Studie, die Korrelationen zwischen der Verteilung von Wolken und dem Fluss kosmischer Strahlung auf der ganzen Welt zeigte, wie sie von Satelliten bzw. Neutronenzählern gemessen wurden.Obwohl spätere Studien anderer Wissenschaftler darauf hindeuten, dass keine signifikanten Korrelationen bestehen, bleibt Svensmark bei seiner Behauptung.Aber 2007 lieferten er und seine Kollegen vom National Space Institute einen alternativen Beweis zur Untermauerung ihrer Theorie, indem sie kontrollierte Labortests durchführten, die zeigten, wie ionisierende Strahlung in Form von Gammastrahlen atmosphärische Moleküle dazu anregen könnte, sich zu Aerosolen zusammenzuballen.Die Forscher untermauerten diese Ergebnisse dann mit weiteren Ergebnissen, die 2011 veröffentlicht wurden, die zeigten, dass die ionisierenden Wirkungen von Elektronen aus einem Teilchenbeschleuniger mit denen von Gammastrahlen identisch waren, wodurch Zweifel an der Eignung der letzteren als Ersatz für kosmische Strahlen zerstreut wurden Strahlen.Eine unabhängige Bestätigung der Fruchtbarkeit der kosmischen Strahlung kam dann später in diesem Jahr, als die CLOUD-Kollaboration am CERN in Genf herausfand, dass sie die Aerosolproduktion mindestens um das 10-fache steigern konnte, wenn sie Strahlen geladener Pionen durch eine 27 m3 große künstliche Atmosphäre schickte.Diese Ergebnisse allein reichten jedoch nicht aus, um zu beweisen, dass kosmische Strahlung tatsächlich Wolken erzeugen kann.Die erzeugten Partikelcluster haben eine Größe von nur wenigen Nanometern, während Aerosole typischerweise einen Durchmesser von mindestens 50 nm haben müssen, um als sogenannte Wolkenkondensationskerne (CCN) zu dienen.Tatsächlich gab es theoretische Gründe für die Annahme, dass eine solche Aussaat nicht in nennenswertem Umfang möglich wäre.Computersimulationen, die von Jeffrey Pierce von der Dalhousie University in Kanada und Kollegen durchgeführt wurden, zeigten, dass die Konkurrenz um Rohstoffe in der Atmosphäre sowie die Verschmelzung dazu führen, dass relativ wenige der kleinen Aerosole, die durch Ionisation entstehen, CCNs bilden sollten.Das jüngste Experiment sollte herausfinden, ob – ungeachtet der Ergebnisse dieser Modellierung – kosmische Strahlung tatsächlich signifikante Mengen an CCNs erzeugen könnte.Dazu haben Svensmark und Kollegen die Anzahl und Größe der Aerosole gemessen, die über längere Zeiträume – bis zu 36 Stunden – in einer 8 m3 großen Edelstahlkammer erzeugt wurden, die mit unterschiedlichen Konzentrationen von Wasserdampf, Ozon und Schwefeldioxid gefüllt war.Die Kammer wurde ultravioletter Strahlung ausgesetzt, um die Produktion von Schwefelsäure – einem der Hauptbestandteile atmosphärischer Aerosole – zu stimulieren, sowie ionisierender Strahlung von zwei Cäsium-137-Gammastrahlenquellen, um einfallende kosmische Strahlung nachzuahmen.Zunächst führten die Forscher ein Kontrollexperiment durch, bei dem sie kontinuierlich vorgefertigte kleine Aerosole in die Kammer injizierten, aber die Produktion von Schwefelsäure – die zur Versorgung der wachsenden Aerosole benötigt wird – ohne Ionisation konstant hielten.Wie erwartet war nicht genug Schwefelsäure vorhanden und kaum ein Cluster wuchs auf einen Durchmesser von mehr als 30–40 nm an.Aber als die Forscher die Cluster sich in der Kammer von selbst bilden ließen und die Ionisation einschalteten, war das Ergebnis eine beträchtliche Anzahl von Aerosolen mit einem Durchmesser von mindestens 50 nm – groß genug, um als CCNs zu dienen.In ihrem Ergebnisbericht weisen die Forscher darauf hin, dass dieses Wachstum größerer Aerosole vermutlich die Erzeugung von frischem Rohmaterial innerhalb des Experiments erfordert.Sie schlagen vor, dass dank der Ionisierung „die geladenen Cluster zusätzliche Schwefelsäuremoleküle aus Reaktionen produzieren, die die Chemie der negativen Ionen von Ozon, Schwefeldioxid und Wasser beinhalten“.Svensmark beschreibt diesen vorgeschlagenen Mechanismus jedoch nur als „Vermutung“, und er sagt, dass die Gruppe hofft, eine neue Runde von Experimenten durchzuführen, um die produzierte Substanz zu identifizieren.„Das muss noch genauer untersucht werden“, fügt er hinzu, „aber es ist möglicherweise ein wichtiger Teil des Puzzles, wie kosmische Strahlung die Wolkenbildung beeinflusst.“Andere müssen jedoch noch überzeugt werden.Pierce, der die früheren Modellierungsarbeiten durchgeführt hat, beschreibt das Ergebnis als „einen äußerst interessanten und potenziell wichtigen Befund“, stellt jedoch die Frage, wie viele CCNs auf diese Weise in der realen Atmosphäre produziert werden könnten.„Es ist nicht klar“, sagt er, „wie stark sich eine 10-prozentige Änderung des Flusses der kosmischen Strahlung – die vom Sonnenminimum zum Sonnenmaximum auftreten würde – auf die Schwefelsäureproduktion, die CCN-Bildung und die Wolken auswirken würde .“Laut Gavin Schmidt vom NASA Goddard Institute for Space Studies in New York ist der Nachweis der realen Anwendbarkeit seiner Aerosolforschung nur eine von mehreren Hürden, die die dänische Gruppe überwinden muss.Andere, sagt er, beziehen sich auf Wolkeneigenschaften, den Grad des Strahlungsantriebs und Klimatrends.„Die Forscher haben noch einen sehr langen Weg vor sich, bevor sie irgendjemanden davon überzeugen können, dass dies von grundlegender Bedeutung für den Klimawandel ist“, fügt er hinzu.Es gibt auch ein Experiment am CERN in der Schweiz, das die möglichen Verbindungen zwischen kosmischer Strahlung und Wolken untersucht.Im folgenden Video erklärt Jasper Kirby vom CERN die Ziele des CLOUD-Experiments, das die Bedingungen in der Erdatmosphäre nachahmt.Über die Forschung wird in Physics Letters A berichtet.Edwin Cartlidge ist ein in Italien lebender WissenschaftsautorKeine Artikelveröffentlichungsgebühren für die Veröffentlichung in der Zeitschrift im Jahr 2022. Erfahren Sie mehr.Physics World ist ein wichtiger Teil der Mission von IOP Publishing, erstklassige Forschung und Innovation einem möglichst breiten Publikum zu vermitteln.Die Website ist Teil des Physics World-Portfolios, einer Sammlung von Online-, Digital- und Print-Informationsdiensten für die globale Wissenschaftsgemeinschaft.