Onze atmosfeer wordt voortdurend gebombardeerd door geladen deeltjes uit de ruimte. Inmiddels is duidelijk dat deze kosmische straling – afkomstig van stervende sterren in het heelal – een handje helpt bij de vorming van wolken. Wolken spelen een belangrijke rol in het klimaat: ze houden zonlicht tegen en hebben zo een verkoelende werking. De vraag waar klimaatwetenschappers al jaren over steggelen is of de invloed van kosmische straling op wolkenvorming zó groot is dat het ons klimaat warmer of kouder maakt.

De kosmos en ons klimaat, het lijkt een vergezocht verband. Maar is het dat ook, of zit er misschien meer achter?

Jan Erik Paulsen

Controversieel

Volgens klimaatsceptici is die invloed van kosmische straling inderdaad zeer groot. De omstreden Deense natuurkundige Henrik Svensmark ziet de straling zelfs als de voornaamste reden voor de opwarming van de aarde.

Een controversieel standpunt, want het impliceert dat niet de mens, maar de zon klimaatopwarming veroorzaakt. Een actieve zon heeft een magneetveld dat kosmische straling van de aarde wegduwt.

Simpel gezegd is de redenering dat als gevolg van een actievere zon minder kosmische straling de aarde bereikt, waardoor minder wolken gevormd worden, en de temperatuur op aarde stijgt.

Volgens anderen ontbreekt statistisch bewijs voor zo’n verband. Het probleem is simpelweg dat er nooit eerder tot in detail is gemeten hoe wolken vormen in de atmosfeer en wat de rol van kosmische straling hierin is. Daarom is in 2009 het zogeheten CLOUD-experiment opgezet (CLOUD staat voor: Cosmics Leaving OUtdoor Droplets). Bij het deeltjesinstituut CERN in Genève, in de buurt van de beroemde deeltjesversneller LHC, proberen wetenschappers uit negen landen het ontstaan van wolken in een lab na te bootsen.

Condensatiekernen

Het experiment omvat een drie meter brede roestvrij stalen koker. Deze wordt gevuld met gassen, waarvan men denkt dat ze in de atmosfeer bijdragen aan de vorming van wolken: waterdamp, zwaveldioxide, ammoniak en ozon. Vervolgens bombardeert het team de inhoud met een stroom geladen protonen – opgewekt in een naburige versneller – die fungeren als kosmische straling. Het is de eerste keer dat zo gedetailleerd – molecuul voor molecuul – en in zulke schone omstandigheden de geboorte van een wolk wordt bestudeerd.

Onderzoeker Jasper Kirkby binnenin de koker van zijn CLOUD-experiment.

CERN

De eerste resultaten van CLOUD zijn inmiddels bekend, en onlangs gepubliceerd in Nature. Het onderzoeksteam keek naar de vorming van zogeheten condensatiekernen: vloeibare of vaste deeltjes in de lucht waarop waterdamp kan condenseren.

Dit zijn als het ware de ‘zaadjes’ van wolken: hoe meer van deze kernen, des te dikker en witter de wolk groeit. De theorie is dat geladen deeltjes uit kosmische straling de moleculen uit de atmosfeer opbreken tot geladen brokstukken. Deze brokstukken kunnen vervolgens samenklonteren tot condensatiekernen.

Uit de eerste resultaten blijkt dat kosmische straling inderdaad invloed heeft op de vorming van zulke kernen. Het team zag dat mét kosmische straling er tien keer meer condensatiekernen gevormd werden als bij afwezigheid van de straling. Dat is koren op de molen van de klimaatsceptici, zou je zeggen. Henrik Svensmark liet al in verschillende media optekenen enthousiast te zijn over de metingen, omdat ze naar zijn mening bevestigen dat er een duidelijk verband is tussen kosmische straling en wolkenvorming.

De vraag is echter hoe terecht deze conclusie is. Zo bleek de ruimtestraling alleen te werken in hogere delen van de atmosfeer, waar de temperatuur lager is dan -25 ºC . In lagere delen van de atmosfeer bleek het effect van straling klein. Bovendien waren de door ruimtestraling gevormde kernen nog te klein (2 nanometer) om waterdruppels te kunnen vasthouden. Ze moeten daartoe groeien naar een grootte van 100 nanometer en sommige wetenschappers twijfelen of dat gebeurt. Al met al is het volgens de projectleider van CLOUD, Jasper Kirkby, te voorbarig om te concluderen dat kosmische straling een significante bijdrage levert aan het klimaat, zei hij tegen BBC News.

Het CLOUD-experiment bij CERN van buitenaf gezien.

CERN

Andere gassen

Het CLOUD-team vond nog een ander opmerkelijk resultaat. Toen ze de onderste laag van de atmosfeer simuleerden bleek dat veel minder condensatiekernen gevormd werden dan in de echte atmosfeer gemeten wordt. Kosmische straling leidde weliswaar tot een lichte verhoging aan kernen, maar het waren er nog altijd niet genoeg. Volgens het team betekent dit dat naast zwavelzuur, ammoniak en water andere gassen een rol moeten spelen in wolkenvorming.

De vraag die dan meteen rijst is: zijn dit door mensen geproduceerde gassen? Dat zou betekenen dat mensen een nog grotere invloed hebben op het klimaat dan gedacht. Maar Kirkby kan nog niet zeggen of het om gassen met een menselijke oorsprong gaat, of om gassen uit de natuur, en welke invloed ze dan precies hebben op wolken. “Het vinden van antwoorden op deze vragen wordt onze volgende klus”, zegt hij in een begeleidend persbericht van CERN.

Bekijk een (Engelstalig) interview met Jasper Kirkby over het CLOUD-experiment.

De eerste resultaten van het CLOUD-experiment geven vooralsnog niet de gehoopte antwoorden op vragen over de rol van de kosmos in ons klimaat. Wat ze in ieder geval wél duidelijk maken is dat we nog te weinig weten over wolkenvorming: ons beeld hiervan moet op veel plaatsen herzien worden. De komende tijd zal de mist rond wolkenvorming langzaam optrekken als CLOUD meer resultaten kan tonen. En dat is uiteindelijk goed nieuws voor onze klimaatmodellen.

Lees meer over onderzoek naar wolken en wolkenvorming op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/wolken.atom", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}