Sie sind unsichtbar, winzig klein und trotzdem offenbar entscheidend für das Klima auf unserem Planeten: Wissenschafter von NASA und der US-Ozean- und Wetterbehörde NOAA haben neue Erkenntnisse über nanoskopische Partikel in der Stratosphäre gewonnen – und die haben es in sich.
Für die Studie stiegen die Forscher mit einem speziellen Höhenflugzeug, der WB-57 der NASA, bis auf rund 19 Kilometer Höhe auf. Dort oben, weit über den Wolken, sammelten sie Luftproben und analysierten Partikel, die bisher kaum messbar waren. Die Ergebnisse wurden jetzt im Fachjournal Science veröffentlicht.
Das Überraschende: Gerade die kleinsten Teilchen spielen eine riesige Rolle. Partikel mit einer Größe von bis zu 150 Nanometern – das sind 0,000015 Zentimeter – machen den Großteil der Oberfläche aller Aerosole in der unteren Stratosphäre aus. Zum Vergleich: Es bräuchte rund 500 solche Nano-Teilchen nebeneinander, um gerade einmal die Breite eines menschlichen Haars zu erreichen.
Warum ist das so wichtig? Viele chemische Reaktionen in der Atmosphäre finden genau auf diesen Oberflächen statt. Dazu zählen auch Prozesse, die das Ozon beeinflussen – also jene Schutzschicht, die uns vor gefährlicher UV-Strahlung bewahrt. Je mehr Oberfläche vorhanden ist, desto mehr Reaktionen können ablaufen.
Die Herkunft der Mini-Partikel ist dabei doppelt spannend: Einerseits stammen sie aus natürlichen Quellen wie Pflanzen und den Ozeanen. Diese Stoffe steigen aus bodennahen Schichten auf und gelangen schließlich bis in die Stratosphäre. Andererseits entstehen sie durch Material aus dem All – etwa von Meteoren, die in die Erdatmosphäre eintreten und dort zerfallen. Dabei bilden sich unter anderem Schwefelverbindungen, die zu winzigen Partikeln werden.
In manchen Regionen machen diese Nanopartikel laut Studie bis zu 90 Prozent der verfügbaren Reaktionsfläche aus. Das ist bemerkenswert, denn größere Partikel hätten eigentlich signifikant mehr Oberfläche – doch ihre Anzahl ist deutlich geringer. In Summe dominieren also die kleinsten Teilchen das Geschehen.
Bisher wurden diese Effekte in Klimamodellen kaum berücksichtigt, schlicht, weil die Partikel so schwer zu messen sind. Genau hier sehen die Forscher nun Handlungsbedarf: Künftige Modelle müssen die Rolle dieser Nanopartikel besser abbilden, um die chemischen Abläufe in der Atmosphäre realistisch darzustellen und zu verstehen.
