Пауль Крутцен рассказал о могуществе человечества и о том, как это нам угрожает

N+1Наука

Пророк антропоцена: как Пауль Крутцен помог возвысить и напугать человечество

Александр Чернокульский, климатолог

Снижение содержания озона в атмосфере над британской станцией «Галлей» в Антарктиде, и карта содержания озона по спутниковым данным на 10 сентября 2000 года. Nature, 2019

Многие и сегодня не могут поверить, что человек — такое, в сущности, хрупкое и эфемерное существо — стал силой глобального масштаба, геологическим фактором, способным менять судьбу всей планеты. В середине XX века об этом рассуждали лишь философы, но несколько десятилетий назад был сделан ряд открытий, которые доказали, что человечество живет теперь в новую эпоху, в которой оно само действует на равных правах с силами природы. Гордиться этим, однако, не приходится, — мы делаем эту планету менее благоприятной для нас самих. Одним из тех, кто рассказал о могуществе человечества и о том, как это нам угрожает, был химик Пауль Крутцен, с которым мы простились на этой неделе.

Сложности с озоном

К концу 1950-х годов никаких особенных загадок, связанных с атмосферным озоном, в науке не было. Общепризнанной на тот момент считалась предложенная еще в 1930 году теория британца Сиднея Чепмена. Он считал, что озоновый слой находится в состоянии устойчивого фотохимического равновесия. Озон постоянно образуется при воздействии ультрафиолетового излучения Солнца на молекулярный кислород O2, а разрушение происходит в результате рекомбинации атомарного кислорода и озона.

Все изменилось в 1957 году, который был объявлен Международным геофизическим годом. Ученые по всему миру запускали крупные исследовательские проекты, к геофизическому году был приурочен, например, запуск первого спутника, и именно в это время появилась первая глобальная сеть озонометрических станций. Эта сеть позволило значительно точнее описать пространственное распределение озона — как по горизонтали, так и по вертикали.

И тут стало ясно, что теория Чепмена соответствовала данным только в очень общих чертах и никак не помогала понять многочисленные детали и тонкости. В их числе, например, она не могла объяснить существенные вариации озона в циклонах, во внутритропической зоне конвергенции, в струйных течениях. К теории Чепмена добавили теория влияния водородного цикла, но она не разрешила проблему — в ней разрушение озона недооценивалось в нижней стратосфере и переоценивалось в тропосфере.

Человеком, который смог разобраться в этих противоречиях и неопределенностях, стал Пауль Крутцен, инженер по образованию, который в 1959 году начал работать в Стокгольмском университете, где в 1968 году защитил диссертацию на степень доктора философии (Ph.D.), а в 1973 году — работу на степень доктора наук (D.Sc.). И диссертации, и последующие работы 1970-х—80-х годов были посвящены атмосферному озону. Он исследовал каталитический цикл разрушения стратосферного озона окислами азота и в целом роль окислов азота в химических процессах в атмосфере, каталитический механизм образования озона в тропосфере, процессы активации хлора в стратосфере над Антарктидой.

Он сумел снять неопределенности прежних теорий, показав, что метан, соединения азота и хлора играют важнейшую роль в глобальном круговороте атмосферного озона. И уже в те годы он начал говорить о разрушительной роли человеческого фактора. В частности, он первым оценил масштаб экологической угрозы, связанной со сверхзвуковыми самолетами, которые летали на высотах около 18 километров. Сравнив интенсивность естественных источников оксидов азота в стратосфере с выбросами от таких самолетов, Крутцен показал, что озоновый слой начнет деградировать, если регулярно начнут летать лишь 500 сверхзвуковых самолетов.

Кроме того, Крутцен определил, как формируется озон в нижних слоях атмосферы — в тропосфере, где этот газ крайне токсичен. Он описал фотохимический механизм образования озона, обусловленный каталитическим циклом с участием оксида азота и продуктов окисления метана и монооксида углерода, например пероксильный радикал HO2 или CH3O2, и тем самым, по сути, разработал теоретическую основу для принятия мер по повышению качества воздуха в городах. Это в итоге привело к постепенному отказу от сжигания угля в городах, переходу на более чистое топливо для автомобилей.

Когда в 1985 году британские полярные исследователи обнаружили, что зимой над Антарктидой резко снижается концентрация озона — формируется так называемая «озоновая дыра», Крутцен в числе первых установил механизм, который приводит к ее появлению. Он показал, что если в нормальных условиях оксиды хлора и азота нейтрализуют друг друга, то при температуре воздуха ниже 205 кельвин (в условиях полярной ночи в стратосфере над Антарктидой) азот из газообразного состояния переходит в твердое и выходит из химического цикла, что в итоге приводит к быстрому разрушению озона оксидами хлора.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Физики разобрались в метании «блинчиков» Физики разобрались в метании «блинчиков»

Новые исследования для аэрокосмической, морской и военной инженерии

N+1
Несвобода слова: как американские соцсети стали участниками политической борьбы Несвобода слова: как американские соцсети стали участниками политической борьбы

Почему американские соцсети задействовали жесткую цензуру Трампа?

Forbes
Ретроны помогли создать новый инструмент для редактирования генома Ретроны помогли создать новый инструмент для редактирования генома

Инструмент оказался полезным для создания и анализа генетических вариантов

N+1
Обнаружена планета с чрезвычайно низкой плотностью Обнаружена планета с чрезвычайно низкой плотностью

Ученые: найдена экзопланета, плотность которой ниже, чем считалось ранее

National Geographic
Фактчек: 10 самых популярных легенд о Гитлере Фактчек: 10 самых популярных легенд о Гитлере

Развенчивание мифов об Адольфе Гитлере

Arzamas
5 самых необычных вкусовых сочетаний 5 самых необычных вкусовых сочетаний

Есть сочетания продуктов, которые ты точно еще не пробовал — небольшой обзор

Maxim
«Хорошие плохие чувства: Почему эволюция допускает тревожность, депрессию и другие психические расстройства» «Хорошие плохие чувства: Почему эволюция допускает тревожность, депрессию и другие психические расстройства»

Отрывок из книги «Хорошие плохие чувства» о том, почему страдания полезны

N+1
Елена Лысенко — первая в России женщина-машинист электрички. Из-за стереотипов и закона её путь к мечте занял 10 лет Елена Лысенко — первая в России женщина-машинист электрички. Из-за стереотипов и закона её путь к мечте занял 10 лет

Первая в России женщина-машинист электрички о сексизме в жизни и интернете

TJ
Штаны на флисе: для спорта, активного отдыха и зимних прогулок Штаны на флисе: для спорта, активного отдыха и зимних прогулок

Штаны на флисе зимой – один из самых необходимых предметов гардероба

Cosmopolitan
«Угрожали за долги, мама плакала»: Сати Казанова рассказала, как жила в бедности «Угрожали за долги, мама плакала»: Сати Казанова рассказала, как жила в бедности

Сати Казанова призналась, что нищета стала для нее самым большим испытанием

Cosmopolitan
Арендное жилье: пока для состоятельных и под контролем государства Арендное жилье: пока для состоятельных и под контролем государства

Последнее десятилетие для рынка арендного жилья похоже на день сурка

Эксперт
Как выглядит будущее в представлении Virgin Hyperloop: видео Как выглядит будущее в представлении Virgin Hyperloop: видео

Вопрос в том, когда это станет реальностью?

National Geographic
Найдены редчайшие останки малышей-тираннозавров Найдены редчайшие останки малышей-тираннозавров

Новые открытия могут пролить свет на ранние этапы жизни семейства тираннозавров

National Geographic
Косплей на Ильича. Почему возвращение Навального в Россию напоминает путь Ленина Косплей на Ильича. Почему возвращение Навального в Россию напоминает путь Ленина

Андрей Аксенов находит параллели в историях Ленина и Навального

СНОБ
Победа Меркель: кто может стать новым канцлером Германии Победа Меркель: кто может стать новым канцлером Германии

Возможный сменщик Ангелы Меркель — Армин Лашет — скорее всего, продолжит ее курс

Эксперт
Тариф Тариф

Говорят, чтобы сбылось самое невероятное желание, нужно только очень захотеть

Cosmopolitan
Ведущий из Книги рекордов Гиннесса: как Ларри Кинг стал легендой телевидения Ведущий из Книги рекордов Гиннесса: как Ларри Кинг стал легендой телевидения

Главные вехи насыщенной биографии Ларри Кинга

Forbes
Собака-осуждака: почему вредно осуждать то, как одеваются другие Собака-осуждака: почему вредно осуждать то, как одеваются другие

Критиковать чужие наряды легко, а найти пример для подражания сложно

Cosmopolitan
Ученые создали мировую карту углеродных потоков в лесах Ученые создали мировую карту углеродных потоков в лесах

Новая карта потоков углерода в лесах планеты

N+1
Как Мелинда Гейтс превратила Microsoft в компанию, где не страшно произнести: «Я был неправ» Как Мелинда Гейтс превратила Microsoft в компанию, где не страшно произнести: «Я был неправ»

Отрывок из книги Мелинды Гейтс «Момент взлета»

Forbes
Заверните всех: 8 самых богатых молодых холостяков России Заверните всех: 8 самых богатых молодых холостяков России

Рассказываем о самых завидных российских женихах

Cosmopolitan
Найден древнейший прародитель морских звезд Найден древнейший прародитель морских звезд

Обнаружена окаменелость самого раннего животного, подобного морской звезде

National Geographic
Борисовские труды Борисовские труды

Современный интерьер с историческими аллюзиями

AD
11 слов, помогающих понять исландскую культуру 11 слов, помогающих понять исландскую культуру

В новом выпуске цикла о словах культур рассказываем про Исландию

Arzamas
Как заработать миллион на человеческих слабостях, или  Почему ты пошел за хлебом, а купил чучело вальдшнепа Как заработать миллион на человеческих слабостях, или  Почему ты пошел за хлебом, а купил чучело вальдшнепа

Одна из причин экономических кризисов — твое неразумное потребление

Maxim
Советский Союз Советский Союз

Дизайнер Алена Сковородникова иронично обыграла атрибуты советской эпохи

AD
Фталаты обвинили в размывании биологических различий между мальчиками и девочками Фталаты обвинили в размывании биологических различий между мальчиками и девочками

Эти вещества представляют собой реальную угрозу для человечества

National Geographic
Что скрывает древнейшая планета во Вселенной Что скрывает древнейшая планета во Вселенной

Оказывается, планеты действительно могут жить очень, очень долго

Популярная механика
13 прекрасных событий ужасного 2020 года 13 прекрасных событий ужасного 2020 года

Уже привык к тому, что 2020 год – самый ужасный в истории человечества?

Maxim
Ямы на дороге: какие трудности поджидают тех, кто пойдет по пути Uber Ямы на дороге: какие трудности поджидают тех, кто пойдет по пути Uber

Построить компанию в стиле Uber мечтают многие предприниматели

Forbes
Открыть в приложении