Ydinkokeista saadut radioaktiivisen plutoniumin hiukkaset ovat pysyneet korkeana stratosfäärissä yli 50 vuoden ajan, ja vuoden 2010 Islannin Eyjafjallajökullin kaltaiset tulivuorenpurkaukset voivat tuoda nämä hiukkaset alempaan ilmakehään, tutkijat raportoivat 7. tammikuuta Nature Communications -lehdessä . He varoittavat kuitenkin, että hiukkasten pitoisuudet alemmassa ilmakehässä ovat pienet eivätkä vaaranna ihmisten terveyttä.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kuinka fysiikka ajoi Japaniin pudotettujen atomipommien suunnittelun
Vuosina 1945 - 1998 maat ympäri maailmaa kokeilivat ydinaseita maan alla, vedenalaisena ja korkeassa ilmakehässä. 1950-, 1960- ja 1970-luvuilla suoritetut ilmakehän testit - yhdessä plutoniumikäyttöisen SNAP-9A-satelliitin palamisen kanssa vuonna 1964 - loivat radioaktiivisia jätteitä, jotka kiinnittyivät ilmassa oleviin hiukkasiin, nimeltään aerosolit. Troposfäärissä - ilmakehän alin osa, joka ulottuu maasta noin 17 - 20 km: n korkeuteen - nämä hiukkaset pestiin viikkojen tai kuukausien aikana. Mutta yhdistelmä tekijöitä, kuten estemuotoinen tropopaus, pitävät partikkelit stratosfäärissä (seuraava kerros ylöspäin, joka ulottuu noin 50 kilometriin) pidempään. Mutta kuinka kauan?
1960- ja 1970-luvuilla tehdyt tutkimukset, joissa aerosoleja otettiin näytteillä lentokoneilla ja ilmapalloilla, osoittivat, että suurin osa radioaktiivisista hiukkasista viipyi stratosfäärissä noin yhdestä neljään vuotta. Suuremmat hiukkaset, välillä 1-10 mikrometrin hiukkaset, asettuivat vielä nopeammin ja kestävät stratosfäärissä vain viikkoja tai kuukausia. (Hiukkaset eivät vain hävinneet; ne siirtyivät alas troposfääriin tropopauksen keskeytyksissä, jotka mahdollistavat sekoittumisen troposfäärin ja stratosfäärin välillä. Tapahtumat tapahtuvat useimmiten keväällä.) Koska ydinkokeet tehtiin niin kauan sitten, kaikki nämä radioaktiiviset stratosfäärin hiukkasten pitäisi enimmäkseen poistua jo nyt, tutkijat olivat päättäneet.
Eyjafjallajökullin purkaus vuonna 2010 sai tutkijat ajattelemaan, että nämä päätelmät saattavat olla vääriä. Tulivuoren purkautuessa tutkijat Sveitsissä alkoivat ottaa aerosolinäytteitä troposfääristä, ja he havaitsivat kohonneet radioaktiivisten hiukkasten pitoisuudet. Plutonium- ja cesium-pitoisuudet (toinen ydinkokeen sivutuote) olivat jopa kolme kertaluokkaa korkeammat kuin aerosoleissa maanpinnalla havaitut tasot. Nämä mittaukset olivat ristiriidassa aikaisempien aerosolitutkimusten kanssa, joissa havaittiin alhaiset pitoisuudet koko troposfäärin alueella; jotain oli ylhäällä.
José Corcho Alvarado Lausannen yliopistollisesta sairaalasta ja hänen kollegansa keräsivät aerosolitietoja, joita sotilaslentokoneet olivat keränneet Sveitsin alueella useimpien vuosien ajan 1970-luvulta vuoteen 2004 saakka, samoin kuin kerätyt tiedot, kuten Eyjafjallajökullin tuhkapiiri matkusti maata vuonna 2010. He sitten käytti näitä tietoja luomaan mallin radioaktiivisten hiukkasten jakautumisesta ilmakehässä Sveitsissä vuodesta 1970 nykypäivään.
Suurin osa stratosfäärin plutoniumista, niiden laskettuna pitoisuuksien ja hajoamisnopeuksien perusteella, on pitänyt olla talletettu sinne vuosina 1964 - 1982. Tämä on yhdenmukaista sen oletuksen kanssa, että ydinkokeet ja satelliitin hajoaminen ovat ilmakehän suurimpia radioaktiivisten hiukkasten lähteitä. . Plutonium pysyy stratosfäärissä keskimäärin 2, 5–5 vuotta, heidän malli paljasti, mutta pieni määrä pysyy kiertävänä stratosfäärissä.
"Tuloksemme osoittavat, että merkittävät radioaktiivisten aerosolien fraktiot ... pysyvät stratosfäärissä useiden vuosikymmenten ajanjakson ajan", tutkijat kirjoittavat.
Mitä tulee siihen, kuinka radioaktiivinen plutonium päätyi todennäköisesti tulivuoren tuhkan tulppaan, tutkijat ehdottavat seuraavaa: Purkaus aiheutti tuhansien tonnejen sulan kiveen joutumisen kosketukseen jään kanssa. Tämä vuorovaikutus loi valtavan räjähdyksen, joka heitti höyryä ja hiukkasia ilmaan, työntäen hienorakeista tuhkaa ja kaasuja, kuten rikkidioksidia, stratosfäärin alemmille alueille. Tuhka- ja rikkihiukkaset ottivat plutoniumin ja cesiumin stratosfääristä ja toivat radioaktiiviset elementit alas troposfääriin.
"Eyjafjallajökullin tulivuoren voimakas tulivuorenpurkaus on jakanut ihmisen toiminnan aiheuttamat radionuklidit [ihmisen toiminnasta peräisin olevat radioaktiiviset hiukkaset] uudelleen alailmaan", tutkijat kirjoittavat.
Se ei riitä radioaktiivisuuteen, jotta ihmiset ovat huolissaan - joku, joka on syntynyt testien jälkeen, ei tule syöpään stratosfäärin plutoniumhiukkasista. Mutta voi riittää, että autetaan tutkijoita, jotka tutkivat hiukkasten liikettä ilmakehän läpi, koska radioaktiiviset hiukkaset toimivat kuin ilmavirran merkit.
