La produzione di clorofluorocarburi, che danneggiano lo strato di ozono, è stato vietato per quanto possibile. Però, altre sostanze possono anche lacerare buchi nello strato di ozono in combinazione con particelle di ghiaccio, come quelli che si trovano nelle nuvole. Ricercatori della Ruhr-Universität Bochum, l'Università di Duisburg-Essen e la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg hanno scoperto un possibile meccanismo per questo. Lo descrivono nel diario Lettere di revisione fisica il 13 novembre 2018.

Il lavoro faceva parte di una cooperazione di lunga data tra le squadre di Bochum, Duisburg-Essen, ed Erlangen-Norimberga guidata dalla professoressa Karina Morgenstern, Dott. Cord Bertram, Il professor Uwe Bovensiepen e il professor Michel Bockstedte, che è attualmente in corso nell'ambito del cluster di eccellenza Ruhr Explores Solvation, o Resolv in breve.

Le molecole organiche si depositano sulle particelle di ghiaccio

I processi chimici possono influenzare significativamente il tempo, il clima e la composizione dell'atmosfera. I raggi cosmici o la luce UV forniscono l'energia per scindere i composti chimici. Nel caso del bromo, composti di cloro o fluoro, radicali, cioè molecole particolarmente reattive, sono formati. Questi attaccano le molecole di ozono e possono innescare reazioni a catena nello strato di ozono. Un precedente studio di laboratorio aveva dimostrato che le particelle di ghiaccio con un nucleo d'argento possono promuovere tali reazioni. Il team ha studiato il meccanismo alla base di questo effetto nell'attuale studio.

In laboratorio, gli scienziati hanno prodotto minuscole particelle di ghiaccio e hanno analizzato come alcuni composti contenenti cloro o bromo hanno interagito con loro. Hanno condensato le particelle di ghiaccio sul rame. In natura, particelle di polvere minerale, tra l'altro, formare nuclei di condensazione per le particelle di ghiaccio.

Utilizzando metodi microscopici e spettroscopici, hanno osservato che le molecole si attaccavano preferenzialmente a difetti nella struttura del ghiaccio. Le molecole d'acqua circostanti della struttura del ghiaccio si sono quindi riorientate e hanno idrogenato le molecole. Questo, a sua volta, ha reso più facile ionizzare le molecole nell'esperimento.

La radiazione UV genera radicali

I ricercatori hanno irradiato i cristalli di ghiaccio con le molecole attaccate usando la luce UV, che hanno eccitato gli elettroni nelle particelle di ghiaccio in prossimità delle molecole. Questi elettroni eccitati ionizzano le molecole di cloro e bromobenzene. Attraverso la ionizzazione, le molecole si disintegravano in residui organici e radicali cloro e bromo altamente reattivi.

"Il meccanismo potrebbe spiegare cosa succede quando la luce UV colpisce il ghiaccio contaminato da minerali, " afferma Cord Bertram. "I nostri risultati potrebbero quindi aiutare a comprendere i processi fondamentali alla base di fenomeni come i buchi di ozono".