Nowy typ ekstremalnie reaktywnych związków odkryty w atmosferze

Eksperci z Uniwersytetu w Kopenhadze i ich współpracownicy z innych ośrodków z różnych krajów wykazali, że w atmosferze mogą powstawać nieobserwowane wcześniej w powietrzu związki, które mogą mieć kluczowe znaczenie dla ludzi. Chodzi o łańcuchowe tritlenki posiadające ekstremalnie silne zdolności do utleniania.

Aby wyjaśnić ich budowę i działanie, badacze podają przykład wody utlenionej (nadtlenku wodoru), w której dwa atomy tlenu połączone są bezpośrednio między sobą. Z powodu tego połączenia substancja ta jest niezwykle reaktywna - dlatego stosuje się ją do wybielania zębów, utleniania włosów, dezynfekcji ran czy nawet napędzania pojazdów kosmicznych.

Tymczasem w ostatnich latach naukowcy dyskutowali, czy w atmosferze mogą być obecne jeszcze bardziej reaktywne substancje, które zawierają połączone z sobą aż trzy atomy tlenu. Dotąd jednak nikt takich związków w powietrzu nie wykrył.

„Tego właśnie udało nam się dokonać” - informuje teraz prof. Henrik Grum Kjaergaard, współautor pracy opublikowanej w periodyku „Science”.

„Wykryte przez nas związki tego typu są niezwykłe w swojej strukturze. Przy tym, ponieważ są wyjątkowo silnie utleniające, najprawdopodobniej powodują mnóstwo efektów, które dopiero musimy poznać” - podkreśla badacz.

Naukowcy pokazali, że takie substancje mogą powstawać w normalnych warunkach w atmosferze, m.in. w trakcie rozkładu różnych, dobrze poznanych substancji, np. izoprenu czy siarczku dimetylu.

„To znaczące, że teraz, z pomocą bezpośredniej obserwacji możemy pokazać, iż tego typu związki powstają w atmosferze, że są one zadziwiająco stabilne i mogą powstawać niemal ze wszystkich substancji. Wszystkie spekulacje trzeba już zakończyć” - mówi Jing Chen, współautorka odkrycia.

Zdaniem naukowców substancje te mogą żyć od kilku minut do kilku godzin, a więc mają dużo czasu, aby reagować z innymi związkami.

Prawdopodobnie wnikają też do aerozoli, przez co z m.in. mogą przyczyniać się do rozwoju chorób układu oddechowego i krążeniowego. „Najprawdopodobniej wnikają do aerozoli, gdzie będą tworzyć nowe cząsteczki. Łatwo można sobie wyobrazić, że nowe, powstające w ten sposób substancje są szkodliwe, gdy się je wdycha. Potrzebne są jednak dalsze badania, aby ocenić możliwe efekty zdrowotne” - wyjaśnia prof. Kjaergaard.

Aerozole mają wpływ na klimat

Aerozole mają też podstawowy wpływ na klimat, a jednocześnie trudno jest prawidłowo uwzględniać je w modelach klimatycznych.

„Ponieważ światło słoneczne jest zarówno pochłaniane, jak i odbijane przez aerozole, wpływają one na bilans cieplny Ziemi - stosunek energii pochłanianej do wysyłanej w przestrzeń. Jeśli przy tym aerozole pochłaniają jakieś substancje, zwiększają swoją objętość i przyczyniają się do powstawania chmur, a to również wpływa na klimat Ziemi” - mówi jedna z badaczek Kjaergaard.

Naukowcy liczą na to, że odkrycie pomoże również dowiedzieć się więcej o działaniu cząsteczek emitowanych przez cywilizację.

„Większość ludzkiej aktywności prowadzi do emisji różnych substancji do atmosfery. Znajomość reakcji, które wpływają na skład atmosfery ma duże znaczenie, jeśli chcemy przewidywać wpływ naszych działań na atmosferę w przyszłości” - podkreśla jeden z naukowców, Kristan H. Moller.

Badaczy jednak nie martwi obecność wymienionych związków w powietrzu.

„Substancje te były tutaj zawsze - po prostu o nich nie wiedzieliśmy. Ale ponieważ mamy teraz dowody na to, że związki te powstają i przez pewien czas żyją, możemy badać ich wpływ i odpowiednio zareagować, jeśli okażą się niebezpieczne” - wyjaśnia Kjaergaard.

Odkrycie zmusza do wyciągnięcia jeszcze jednego wniosku: oznacza ono, że w atmosferze mogą być obecne także inne substancje, o których teraz eksperci nie wiedzą. „Powietrze wokół nas to potężna sieć reakcji chemicznych. Jako naukowcy musimy utrzymywać otwarty umysł, jeśli chcemy móc znajdować odpowiednie rozwiązania” - przypomina Jing Chen.