מטוס מחקר נשלח ללב סופות ברקים – וגילה כי הברקים יוצרים כמויות עצומות של רדיקלים מכילי חמצן, התורמים לתהליך שטיפת האטמוספרה מגזים מזהמים

סופת ברקים היא אחת התופעות הדרמטיות, האלימות והיפות ביותר שהאטמוספרה שלנו מייצרת. אין זה פלא, אם כך, שכבר אלפי שנים לכל הפחות, וכנראה הרבה יותר, בני אדם מנסים להבין מהו ברק, איך הוא נוצר ואיך הוא משפיע על סביבתו. אף שאנחנו כבר יודעים לא מעט על התופעה המרהיבה הזאת, תגליות חדשות חושפות שיש עוד לא מעט מה ללמוד. מחקר שהתפרסם מוקדם יותר השנה מוסיף ממצא חדש: לברקים יש תפקיד חשוב ומפתיע בניקוי האטמוספרה ממזהמים.

ברק הוא התוצאה של פריקת מטען חשמלי סטטי עצום, שנאגר בעננים בעקבות התנגשות גושי קרח קטנטנים שנמצאים בתוכם. הזרם שנוצר בין עננים שכנים או בין ענן לקרקע שמתחתיו מחמם את האוויר לטמפרטורות בלתי נתפסות – גבוהות פי חמישה מהטמפרטורה על פני השטח של השמש.

העוצמה והחום האדירים גורמים לתופעות רבות. כמה מהן אינן מזיקות, כמו ההתפשטות המהירה של האוויר שנשמעת למרחקים ומוכרת לנו כרעם. כמה מהן, כמו התחשמלות עקב פגיעת ברק ישירה או הצתה של שריפה, יכולות להיות הרסניות, וגורמות למותם של כ-4,000 איש בכל שנה ולנזקים לרכוש שמוערכים במיליוני דולרים. מצד אחר, שריפות טבעיות שמוצתות על ידי ברקים תורמות להתחדשות היערות, ונחשבות לחלק חיוני ובלתי נפרד ממחזורי הטבע. המחקר האחרון מייחס לברקים השפעה נוספת – ניקוי האטמוספרה מחומרים מזהמים.

מטוס לצד ברק | Shutterstock, Dmitry ND
בניתוח דגימות אוויר שנאספו סמוך לסופת ברקים התגלו רמות גבוהות מאוד של רדיקלים מכילי חמצן. מטוס לצד ברק | Shutterstock, Dmitry ND

מטהרי אוויר בעין הסערה

כדי להבין איך ברקים משפיעים על הרכב האוויר בקרבתם, החוקרים השתמשו במטוס מחקר מיוחד שנשלח ללב סופות ברקים כדי לאסוף דגימות אוויר סמוך לענני סערה. בניתוח דגימות האוויר התגלו רמות גבוהות מאוד של רדיקלים מכילי חמצן, שידועים כמחמצנים חזקים במיוחד. רדיקלים הם אטומים או מולקולות שסידור האלקטרונים שלהם כולל אלקטרון בודד (חסר בן זוג) – מצב שאינו יציב כימית, ולכן הם נוטים להגיב בקלות עם חומרים רבים.

הרדיקלים שנמצאו, וביניהם רדיקל ההידרוקסיל (OH) ורדיקל ההידרופֶּרְאֹוקסיל (HO2), יכולים להגיב עם חומרים מזהמים באטמוספרה, כמו מתאן (CH4), ולהפוך אותם לחומרים מסיסים במים. בצורתם המסיסה במים, חומרים אלה יכולים להישטף בקלות מהאטמוספרה כאשר יורד גשם.

רמות הרדיקלים המחמצנים שנמדדו בטיסות המחקר היו גבוהות יותר מפי עשר מהרמות הגבוהות ביותר שנמצאו בכל המדידות האטמוספריות שנעשו עד אז. הגילוי שסופות ברקים גורמות לרמות גבוהות כל כך של רדיקלים באוויר משנה את תפיסתנו לגבי מקורם של רדיקלים באטמוספרה. מכיוון שברחבי העולם מתרחשות בכל רגע ורגע כ-2,000 סופות ברקים ומדי שנייה נוצרים כמאה ברקים, החוקרים העריכו שהברקים לבדם אחראים ל-2 עד 16 אחוזים מכמות רדיקלי ההידרוקסיל באטמוספרה. ומכיוון שההידרוקסיל תורם לתהליך שטיפת האטמוספרה מחומרים מזהמים, הברקים שיוצרים אותו מתגלים כשחקנים מרכזיים בתהליך ניקוי האטמוספרה.

רמות הרדיקלים המחמצנים היו גבוהות עד כדי כך, שהחוקרים התעכבו ולא פרסמו מיד את הממצאים מטיסות המחקר שלהם, שנערכו עוד ב-2012. כדי לוודא שהערכים הגבוהים האלה אינם תוצאה של טעות במדידות, החוקרים שחזרו את יצירת הרדיקלים בעזרת זרמים חשמליים בתנאי מעבדה. רק אחרי שעקבו אחר התהליך בתנאים מבוקרים ופענחו את התהליכים הכימיים האחראים לו, פרסמו את ממצאי המחקר.

האומדנים הכמותיים של כמות ההידרוקסיל שמקורו בברקים הם גסים יחסית, ומצביעים על הפערים שעדיין קיימים בהבנה של סופות ברקים ושל השפעתן על הכימיה של האטמוספרה. למעשה גם שאלות בסיסיות יותר, כמו מה מצית את הברק, נותרו עדיין ללא מענה. חקר הברקים יניב כנראה תגליות והפתעות נוספות, ואולי בעתיד נוכל אפילו לנצל את פרצי האנרגיה האדירים האלו לטובתנו.

5 תגובות

  • חגי

    שאלה

    האם ריבוי של גזי חממה מעלה את הסבירות להיווצרות סופות ברקים? (כלומר, האם זהו מנגנון שמנסה לאזן את עצמו?)

  • יובב הופפנברג

    פרדיגמה חדשה לדור חדש.

    אז אנחנו מגלים שברקים עשויים להפוך רדיקלים למסיסים במים ובצורה זו לגרום להם להישטף בקלות מהאטמוספרה כאשר יורד גשם.
    גילינו שבזכות הציאנובקטריה אנחנו יכולים היום לחיות. אותם חיידקים כחוליים שסיפקו לנו את החמצן.
    אז אם גילינו על אותם יצורים ותופעות (חסרי מודעות) שיש להם תכלית במערכת הטבע, מה עדיין לא גילינו על עצמנו? ודווקא על עצמנו, הדרגה המפותחת ביותר בטבע.
    הרמז לכך עשוי להגיע מאותם היסודות שמהם נוצרנו. אותם אטומים שנמצאים בתוכנו ויש להם שורשים במפץ הגדול ובכבשנים שנמצאים בתוך כוכבים שהתפוצצו לפני יותר מ 5 מיליארדי שנים.
    האם קיבלנו משם רק יסודות?
    או שקיבלנו משם גם תכונות אופי, אישיות וכישרונות שונים?
    ואולי אפילו את מהות הרצון שלנו.
    אותה מהות המייחדת כל אחד מאתנו.
    ואם נגלה כי הנחה זו נכונה, נוכל לשאול שאלה נוספת: אז מה היה קיים לפני המפץ הגדול שיצר את אותה היצירה המתגלית בפנינו כיום.
    האם הגיע הדור שבו אותו אבק של כוכבים מתחיל להבין את עצמו?

  • joseph arodi

    מעניין ומלמד ומלהיב

  • אנונימי

    איך אפשר לקרא למתאן חומר מזהם

    איך אפשר לקרא למתאן חומר מזהם? אין שם יותר מוצלח? אולי בכלל ראוי להגדיר מה זה חומר מזהם?

  • אילנה

    תקרא לו גז חממה.