Per Stephan Bormann, una giornata di lavoro investigativo ad alta quota inizia presto. Si sveglia verso le 05:30 in un hotel alla periferia di Kathmandu, Nepal. Dopo una veloce colazione, lui e la sua squadra vengono portati all'aeroporto della città. Il loro compito è preparare un aereo da spionaggio russo convertito in modo che possa indagare su uno dei più grandi misteri dell'atmosfera.

Il professor Borrmann è un fisico atmosferico della Johannes Gutenberg University e del Max Planck Institute for Chemistry a Mainz, Germania. È interessato al complesso sistema di nuvole e aerosol che si forma su gran parte dell'Asia meridionale come parte del monsone. L'Himalaya spinge l'aria verso l'alto formando un'enorme massa di nuvole vorticose. Questo agisce "come un aspirapolvere", afferma il prof. Borrmann, aspirare l'inquinamento atmosferico da tutta l'Asia. Nel 2009, i satelliti hanno rilevato che uno strato di aerosol, una sospensione di minuscole particelle, si è accumulato appena sopra le nuvole a un'altitudine di circa 14-18 km. Ma nessuno sapeva di cosa fosse fatto.

Il Prof. Borrmann e il suo team volevano saperne di più perché sembrava probabile che questo strato, noto come strato di aerosol troposferico asiatico (ATAL), potrebbe avere un effetto importante e non diagnosticato sul clima del nostro pianeta. Gli aerosol generalmente riflettono la luce solare e sono anche noti per essere importanti semi per le nuvole. Quindi ci si aspettava che l'ATAL potesse fornire alcuni effetti di raffreddamento regionali, ma non era chiaro quanto sarebbero stati significativi.

C'era anche un altro aspetto del mistero. L'aria a questa altitudine, sopra il furioso sistema dei monsoni sotto, è molto stabile, che dà alle particelle di aerosol tutto il tempo per agire come superfici su cui possono aver luogo reazioni chimiche insolite. Ciò potrebbe creare una serie di inquinanti che potrebbero diffondersi ampiamente nell'atmosfera. Ma nessuno aveva idea di come sarebbe stata quella chimica.

Questo è ciò che ha portato il Prof. Borrmann e il suo team all'aeroporto di Kathmandu nel luglio 2017:per scoprire cosa stava succedendo in questo misterioso ATAL come parte del loro progetto EXCATRO. Sono arrivati ​​intorno alle 6:30 a un ingresso sul retro presidiato da alcuni soldati che hanno controllato i loro nomi su un elenco scritto a mano. Poi sono stati introdotti in un enorme hangar. All'interno c'era uno speciale aereo da ricerca e una serie di banchi contenenti strumenti scientifici, non solo quelli del team del Prof. Borrmann, ma quelli di proprietà di altre 15 squadre provenienti da tutto il mondo. "È il caos, " ha detto il Prof. Borrmann. "Cavi e strumenti ovunque."

Katmandu

Il Prof. Borrmann e il suo team preparano e calibrano circa 11 diversi strumenti. Ma i loro pezzi più preziosi del kit sono due spettrometri di massa dalla sensibilità unica, strumenti che separano e misurano i gas in tracce in base alla loro massa. Ci vogliono un paio d'ore per controllare e calibrare gli strumenti e fissarli all'esterno dell'aereo, anche sotto le ali, in modo che l'aria scorra. Quindi, perché non c'è abbastanza spazio per i trattori vicino all'hangar, circa 20 ricercatori spingono l'aereo fuori dove il pilota russo, l'unica persona che salirà, può accendere i suoi motori.

Ci sono pochi aerei che possono volare così in alto come questo, un russo M-55 Geophysica. I voli commerciali navigano a un'altitudine di circa 11 km, ma questo aereo può raggiungere più di 20 km. I piloti devono indossare una tuta pressurizzata nell'aeromobile monoposto. Organizzare i voli è stato complicato in una regione con tensioni politiche. Il prof. Borrmann afferma che ci sono voluti quattro anni di diplomazia di alto livello per raggiungere un accordo per far volare l'aereo nello spazio aereo nepalese e indiano.

Una volta che è lassù, gli strumenti devono funzionare automaticamente e non c'è molto che il Prof. Borrmann o chiunque altro possa fare, a parte preoccuparsi. Dice che la temperatura lassù è -85 ^o C e quindi gli strumenti sono sottoposti a uno stress incredibile. Anche volare attraverso le nuvole può diventare molto turbolento. "Ci sono un milione di piccole cose che potrebbero causare un fallimento, " Egli ha detto.

Un telefono satellitare sull'aereo invia messaggi SMS a terra con letture sullo stato degli strumenti. I ricercatori si siedono nell'hangar e guardano gli aggiornamenti arrivare su un grande schermo. Tutto è per lo più tranquillo. In alcune occasioni, dice il prof. Borrmann, gli strumenti si sono guastati, quindi ha inviato un SMS invitandoli a spegnersi e riaccendersi. per fortuna, che ha funzionato.

Nel tardo pomeriggio l'aereo atterra e il pilota fa un debriefing di 20 minuti in russo (di cui parla il Prof. Borrmann, un po). È importante capire l'esatto percorso di volo su cui gli strumenti hanno ottenuto i loro dati in modo che la chimica dello strato di aerosol possa essere compresa in termini spaziali. Poi c'è una corsa per scaricare gli strumenti e scaricare i dati.

Fu a questo punto che un giorno il Prof. Borrmann ebbe un momento che dice che non dimenticherà mai. "Dalle tracce del tempo, Potevo vedere la linea blu che rappresenta il nitrato salire e salire, " disse. Era abbastanza ovvio per lui allora e là che l'ATAL era composto in gran parte da sali di nitrato, e il team in seguito lo ha confermato come nitrato di ammonio. "Per alcuni minuti, Ero l'unico scienziato al mondo che conosceva la risposta a questo enorme mistero".

Inquinamento da ammoniaca

Non era del tutto una sorpresa che l'ammoniaca fosse il principale colpevole nell'ATAL. Il nord del subcontinente indiano è noto per essere uno dei punti caldi del mondo per l'inquinamento da ammoniaca, perché tanto fertilizzante viene prodotto e utilizzato lì. Queste attività rilasciano ammoniaca nell'aria, che possono poi reagire con gli ossidi di azoto e gli ossidi di zolfo per formare aerosol. Un paio di voli di ricerca in mongolfiera avevano già fornito indizi preliminari che fosse lì nel 2018. Il prof. Borrmann e i suoi colleghi lo hanno dimostrato e hanno fornito enormi dettagli sulla distribuzione e le concentrazioni degli aerosol di nitrati.

Subito dopo l'inizio della campagna di voli di misura, Il prof. Borrmann dice di aver ricevuto alcuni messaggi memorabili. "Dopo due o tre voli, abbiamo ricevuto email da colleghi della NASA, " ha detto. "E in sostanza hanno detto:"Stiamo guardando il tuo aereo volare sul nostro radar. Che diavolo stai facendo?"'

Forse non dovrebbe sorprendere che la NASA prenda nota di un aereo russo ad alta quota.

Comunque, questo scambio ha portato alla fase successiva del lavoro del Prof. Borrmann. Il programma, in collaborazione con la Nasa, è capire che tipo di chimica avviene nello strato di aerosol e come questo potrebbe influenzare il nostro clima. Poche settimane dopo la fine del monsone estivo, lo strato di aerosol dovrebbe aver avuto il tempo di subire la chimica e cominciare a disperdersi e allontanarsi. Il prof. Borrmann e il team stavano pianificando una campagna di voli utilizzando un aereo di ricerca statunitense sopra il Giappone nel periodo giusto dell'anno nel 2020 per effettuare ulteriori misurazioni. Ciò è stato annullato a causa della pandemia di coronavirus e voli simili dalla Corea del Sud sono ora previsti per il 2021. "Vogliamo vedere cosa succede a queste particelle quando invecchiano, " ha detto il Prof. Borrmann.