Válcová komora o průměru několika metrů a v ní umělý vzduch, umělá vodní pára, umělý sluneční svit. Časem přibudou i umělé mráčky. Vedle stříbrného válce komory stojí vědec, který zařízení postavil, a ukazuje, jak funguje.
Zní to jako vyprávění o bláznivém profesorovi, nacházíme se ale v prestižní Evropské organizaci pro jaderný výzkum (CERN), takže shovívavý úsměv není na místě. Muž u komory je Jasper Kirkby, respektovaný britský fyzik, jehož experimenty vnášejí nový výbušný prvek do již tak dost vyostřených sporů o vlivu člověka na klima.
Jasper Kirkby chce zjistit, nakolik mohou kosmické paprsky přicházející z vesmíru ovlivňovat podnebí na Zemi. Současný konsensus je, že nemohou. Tento proud nabitých částic, především protonů, vyslaných na cestu vesmírem při výbuších supernov a dalších kosmických procesech, by neměl mít na pozemskou atmosféru tak silný vliv, aby vyvolával klimatické změny. Kirkby o tom pochybuje a jeho dosavadní výsledky stojí za pozornost. Je možné, že o něm a jeho
(mrak) v příštích letech často uslyšíme.
Kirkbyho komora se nachází nedaleko hlavní brány CERN, v nízké podlouhlé budově připomínající nevzhlednou montážní halu. Vévodí jí stříbrný válec obklopený nejrůznějšími aparaturami. „Je to nejčistší komora na světě,“ říká hrdě vědec. „Vzduch pro ni nelze dostatečně vyčistit, musíme si vyrobit umělý. Máme tu kapalný dusík, kapalný kyslík, všechny nečistoty z nich vymrznou,“ vypráví Kirkby a jeho výklad každou chvíli přeruší ďábelské zasyčení stlačeného vzduchu, při němž sebou všichni nezasvěcení škubnou leknutím. Pokud jde o vodu či spíše vodní páru dodávanou do komory, ta se zatím čistí, v příští sérii experimentů se však už bude rovněž vyrábět uměle, spalováním vodíku, bez jakýchkoliv příměsí.
Slunce v komoře nahrazují zdroje ultrafialového záření, které na fotografiích z vnitřku připomínají modravé hvězdy na nebi. Teplotu lze v tomto umělém atmosférickém světě nastavit v pozoruhodně širokém rozsahu od minus 90 do plus 100 stupňů Celsia.
Nejpozoruhodnější je ale systém, který simuluje kosmické záření o různé intenzitě, odpovídající různým nadmořským výškám. Hlavně kvůli němu postavil Kirkby svoji komoru právě v CERN. Zdrojem „kosmických paprsků“ je totiž protonový synchrotron, jeden ze zdejších menších urychlovačů. Díky němu může do komory proudit tok nabitých částic zvaných piony. Nejde o žádný úzký svazek, s jakým se v CERN obvykle pracuje: jeho rozměry jsou zhruba dva krát dva metry.
Svědectví pradávných stromů
K čemu to tedy všechno slouží? Současný vědecký konsensus, reprezentovaný Mezivládním panelem pro klimatickou změnu (IPCC), říká, že změny klimatu, jichž jsme svědky v poslední době, způsobuje s 95% mírou jistoty hlavně činnost člověka, tedy vypouštění skleníkových plynů do ovzduší. Přirozeným změnám podnebí tento pohled moc prostoru nedává. „My hledáme mechanismus, který nebyl (do analýz) zahrnut,“ zdůrazňuje britský částicový fyzik.
V přízemí haly jsou na stěně vylepené grafy, které ilustrují, z čeho Kirkby vychází. Zachycují, co se na Zemi dělo v uplynulých deseti tisících let: jednak změny v intenzitě kosmického záření, o nichž víme díky určitým izotopům uhlíku a berylia, zakonzervovaným v letokruzích pradávných stromů a v sedimentech, jednak změny teploty v severním Atlantiku, určované podle stop, jež po sobě zanechal pohyb ledovců. „Je tu jasná asociace,“ hodnotí podobný (nikoliv ovšem totožný) průběh křivek Kirkby.
Jak taková asociace může vznikat? Buď se jas Slunce v horizontu stovek let záhadně mění, což přímo ovlivňuje podnebí na Zemi, nebo za klimatické změny může do určité míry kosmické záření, modulované činností Slunce (slunečním větrem) a dalšími vlivy. Kirkby připouští, že oba mechanismy jsou velmi nepravděpodobné, podobný průběh křivek však podle něj nějaké vysvětlení mít musí. „Dokud tomu lépe neporozumíme, vznáší se nad mírou, do jaké může za současné globální oteplení příroda, velký otazník,“ říká Kirkby. Odstranění nejasností bude chvíli trvat: experiment Cloud, zahájený předloni, může trvat pět až deset let.
Mýlí se Al Gore?
Jde tedy o to najít mechanismus, který by lépe vysvětlil pochody v komplikovaném trojúhelníku vesmír – Slunce – atmosféra. Základním bodem Kirkbyho představ je formování mraků, jejichž bělostný příkrov odráží sluneční záření zpět do vesmíru a ochlazuje tak Zemi. Mraky začínají vznikat na kondenzačních jádrech tvořených určitým typem aerosolů, konkrétně shluky molekul o velikosti zhruba 50 nanometrů (miliardtin metru) a větší. Svědectví o tomto procesu můžeme spatřit, když po odeznění bouřky a vyjasnění pozorujeme hory v dálce: vidíme je v modravém mlžném oparu, tvořeném právě aerosolovými částečkami.
Aby se kondenzační jádra mraků mohla vytvořit, musejí se molekuly plynů, srážející se navzájem ve vzduchu, začít shlukovat. Kirkbyho úvahy začínají u molekul oxidu siřičitého, z nichž ve vzduchu vznikají za působení slunečního záření molekuly kyseliny sírové. Ty se mohou navzájem na okamžik spojit, slepenec se ale obvykle hned zase rozpadá. Nějakým záhadným mechanismem musí však dojít k tomu, že se nakonec udrží pohromadě. Je potřeba, aby se shluklo alespoň deset molekul – kyseliny sírové, vody, amoniaku a případně dalších sloučenin. Takový slepenec už je stabilní a může patrně dál růst, základní otázka ale je, jak vůbec vzniká.
Právě to zkoumal Kirkby ve své komoře. Zjistil, že kosmické záření na formování shluků molekul skutečně působí, urychluje jej až desetkrát. Jinými slovy, samý počátek procesu, který stojí u vzniku mraků, ovlivňují částice přicházející z kosmu.
Je ale jejich vliv dost silný na to, vyvolal změny podnebí? Kirkby sám upozorňuje, že to zatím nelze rozhodnout. Dosud totiž vědci v komoře studovali pouze počátky procesu: Podařilo se jim vytvořit stabilní slepence molekul, ty jsou však zatím příliš malé, mnohem menší než kondenzační jádra mraků, a není zatím jasné, zda budou dále růst. „O mracích ani klimatu zatím nemůžeme říct vůbec nic,“ připouští Kirkby, který výsledky svých experimentů nedávno publikoval v časopise Nature.
Na druhou stranu výsledky ukazují, že důležitým procesům v atmosféře dostatečně nerozumíme. A nejde jen o vliv kosmického záření. Kirkby přišel také na to, že se na formování zmíněných shluků molekul musí v nízkých nadmořských výškách, zhruba do dvou kilometrů, podílet kromě známých činitelů - kyseliny sírové, vodní páry a čpavku - nějaký další plyn. Jaký, to zatím nevíme, takže nelze říci ani to, zda je jeho zdrojem činnost člověka či zda se vyskytuje přirozeně.
Vědci pracující pro klimatický panel IPCC si uvědomují, že role aerosolů v atmosféře zůstává nejasná. „Teď, když máme výsledky našeho prvního experimentu, se tato nejistota ještě prohloubila,“ říká Kirkby. „Tak věda zkrátka postupuje – nejde vždy vpřed, často má tendenci udělat krok dozadu, když se poprvé objeví neočekávané výsledky. Nakonec však dospěje k cíli. Pokud zjistíme, že věda o klimatu obsahuje bílá místa, neznamená to, že je celá špatně. Prostě jen musíme chybějícím částem lépe porozumět a doplnit je,“ vysvětluje britský fyzik.
Zní to smířlivě, závěrem návštěvy Respektu se však Kirkby přece jen trochu rozohní: „Máme-li co do činění s něčím tak složitým, jako je klima, musíme být připraveni na různá překvapení. Dostávám třesavku, když slyším někoho říkat, že debata je uzavřena, to je směšné. Tvrdí to různí lidé včetně autora jednoho velmi slavného filmu, který mu vynesl velmi významnou cenu,“ uzavírá britský vědec v narážce na Ala Gorea.
UV světla v komoře experimentu Cloud / Foto: CERN
Pokud jste v článku našli chybu, napište nám prosím na [email protected].
