Больше антарктической. Огромную озоновую дыру нашли в неожиданном месте

МОСКВА, 6 июл — РИА Новости, Николай Гурьянов. Канадский ученый утверждает, что обнаружил огромную озоновую дыру там, где ее никто не ожидал увидеть, — над тропиками. А ведь в этих широтах проживает большая часть человечества. Насколько опасна новая угроза — в материале РИА Новости.

Краткая история озоновых дыр

Кондиционеры в начале ХХ века были революционным бытовым изобретением. Правда, на первых порах в них закачивали токсичные и взрывоопасные газы, например аммиак и метилхлорид. Это могло привести к крупным неприятностям в случае утечки.

В конце 1920-х американский химик Томас Миджли предложил использовать в кондиционерах фторхлоруглероды (ФХУ), также известные как фреоны или (в советской традиции) хладоны. Это инертные вещества (то есть не взаимодействующие с другими), которые не горят на воздухе и невзрывоопасны. "Холодильные машины" теперь не представляли угрозы для человека, но, как выяснилось в 1970-е, способствовали разрушению озонового слоя Земли.

Озон (О₃) — неустойчивый газ, чья молекула состоит из трех атомов кислорода. Образуется в результате воздействия ультрафиолетового излучения на обычный О₂. Получившееся вещество при этом поглощает наиболее опасную часть УФ-радиации, обеспечивая, как считается, в принципе существование жизни на Земле. Так, по одной из версий, выход животных на сушу стал возможным только после формирования озонового слоя.

О₃ рассеян в основном в стратосфере — давление тропосферы он не выдерживает. Концентрация — от двух до восьми частей на миллион. Если бы можно было равномерно распределить весь озон по поверхности планеты, получился бы слой в три-пять миллиметров. Фторхлоруглероды крайне губительны для столь тонкого "щита" планеты. Попадая на кристаллики льда в стратосфере, хладоны под влиянием солнечного света разлагаются на свободные радикалы хлора, которые, в свою очередь, разрушают О₃.

CC0 / RedAndr - Earth Observing System (EOS) Science Plan. Chapter 7. Ozone and Stratospheric Chemistry /

Распределение озона в атмосфере по высоте

Процесс ускоряется при низких температурах — минус 70-74 градуса. Наиболее сильные стратосферные "морозы" наблюдаются над Антарктикой. Именно там с окончанием зимы в Южном полушарии, когда полярная область выходит из тени и начинаются фотолитические процессы, возникает огромная озоновая дыра, по размерам иногда с целый континент. Края достигают Новой Зеландии и южных районов Австралии, Чили, Аргентины, ЮАР. В декабре-январе все это закрывается до полного исчезновения. Весной озоновые дыры регулярно образуются в Арктике — правда, они гораздо меньше и существуют обычно всего несколько дней.

Антарктическую дыру открыли в 1985-м, а спустя два года подписали Монреальский протокол — мировые державы обязались полностью отказаться от озоноразрушающих веществ. Документ и поправки к нему соблюдают (хотя бывают и исключения), что позволяет ученым говорить о решении проблемы. Правда, это растянется на долгие десятилетия: фреонов в атмосфере еще много, исчезнут они не ранее чем к середине века.

До 2020-го специалисты не раз говорили, что ситуация над Антарктидой налаживается: дыра с каждым годом уменьшается, атмосферные процессы, нарушенные проблемами с озоном, восстанавливаются. Но когда мир ушел на карантин из-за ковида, дыра над Южным полюсом была одной из крупнейших за все время наблюдений. А ее северный аналог оказался и вовсе рекордно большим и устойчивым, продержавшись несколько месяцев.

Неуловимая дыра

Профессор Цин-Бин Лу из Университета Ватерлоо (Онтарио) идет против научного мейнстрима. Основным фактором образования озоноразрушающих веществ он считает не фотолиз, а галактическое излучение — то есть не от ближайшей к нам звезды, а от объектов в дальнем космосе.

Известно, что чем слабее солнечная радиация, тем сильнее на Землю влияет галактическая. Солнечный цикл длится 11 лет, и озоновые дыры крупнее всего именно в моменты особенно слабой активности нашего светила, отметил Лу.

И предположил, что над тропиками также должна быть озоновая дыра. Между 30-ми параллелями северной и южной широты на высоте 15 километров (нижняя стратосфера) действуют всесезонные циклоны, в которых пики ионизации, производимой космическими лучами, и температура сравнимы с условиями в полярных вихрях над Антарктидой. Кроме того, в районе экватора концентрация ФХУ в нижней стратосфере примерно вдвое больше, чем над полярными областями, указал ученый.

Озоновую дыру над тропиками до сих пор не находили, потому что никто не искал. Исследования были нацелены в основном на полярные области, а замеченные отклонения от фотохимического равновесия над тропиками объясняли "объемными движениями воздуха" в тропосфере и стратосфере, говорит Лу. Кроме того, поскольку дыра должна быть круглогодичной, зафиксировать отклонения крайне сложно.

CC BY 4.0 / Qing-Bin Lu / AIP Advances 2021 /

Механизм CRE: воздействие космических лучей на галогеносодержащие молекулы, накапливающиеся в полярных стратосферных облаках, приводит к образованию озоноразрушающих свободных радикалов хлора

Чтобы подтвердить эту гипотезу, Лу проанализировал наземные и спутниковые измерения озона за последние десятилетия, взяв за нормальные условия показатели 1960-х, когда воздействие фреонов на О₃ было еще не столь ощутимо.

Согласно общепринятому определению, озоновой дырой считается область, озона в которой меньше 220 единиц Добсона. Такого над тропиками не было, поэтому Лу предложил в качестве критерия 25-процентную потерю относительно нормы.

И он установил, что над тропиками действительно есть круглогодичная область, удовлетворяющая этому критерию. В центре той озоновой дыры полезного газа меньше на 80 процентов. Причем по глубине она сравнима с антарктической, а по площади — больше в семь с лишним раз.

Лу подчеркивает: под этой дырой живет большая часть населения Земли, между 30 градусами северной и южной широты — самые густонаселенные районы Китая, Индии, Африки. А озоновые дыры, как известно, повышают риск раковых заболеваний и ослабляют иммунную систему человека, вредят экосистемам и сельскому хозяйству.

Пленка над тропосферой

С помощью своей модели, названной "Реакция электронов, запускаемая космическими лучами" (cosmic-ray-driven electron reaction, CRE), Лу объясняет и глобальное потепление. В предыдущей работе он прямо связал повышение температуры с накоплением фреонов в атмосфере.

Хотя работы Лу публикуются в рецензируемых журналах, у его концепции не много сторонников в научном сообществе. Тем не менее нельзя отрицать, что температура у поверхности Земли действительно растет. Тогда как стратосфера, особенно в нижних слоях, остывает, способствуя разложению фреонов на озоноразрушающий хлор.

"Каков механизм повышения температуры в нижней стратосфере? Это глобальное потепление, — объясняет РИА Новости директор климатической программы Всемирного фонда дикой природы (WWF) Алексей Кокорин. — А если точнее — усиление парникового эффекта. Ведь человек не создал его — только усилил, буквально на пять процентов. То есть, условно, к двадцати пленкам на "парнике" добавил еще одну. Получилось, что внутри потеплело. А снаружи стало холоднее, причем на всех широтах, в том числе тропических. Я полагаю, это и привело к ускорению химических реакций, разрушающих озон".

По его словам, предполагаемая озоновая дыра над тропиками вряд ли сильно влияет на здоровье людей, экологию и продовольственную безопасность. Сейчас в этом обширном регионе есть гораздо более насущные проблемы — например, дефицит пресной воды.