Вчені продемонстрували, що частинки сажі від потужних пожеж, досягаючи нижньої стратосфери, руйнують активні молекули азоту, залишаючи озоновий шар без захисту.
У нижніх шарах стратосфери, на висотах від 20 до 40 кілометрів, вона насичена озоном, який утворюється з молекулярного кисню, поглинаючи м’який ультрафіолет Сонця. Сам озон поглинає фотони жорсткого ультрафіолету, знову перетворюючись на молекулярний кисень. Так працює озоновий шар, який захищає поверхню планети від смертельно небезпечного випромінювання.
Наприкінці ХХ століття вчені помітили, що озоновий шар виснажується через активне використання фреону та інших галогеновмісних органічних речовин. Їм вдалося переконати світову спільноту в реальності цієї загрози, і після прийняття Монреальського протоколу їх виробництво і використання були заборонені, а озоновий шар почав швидко відновлюватися. Однак в останні роки цей процес застопорився, і новий удар по озону завдають зміни клімату.
Глобальне потепління робить дуже жаркими і посушливими великі регіони планети, що вже призвело до помітного посилення природних пожеж. У 2019-2020 роках в Австралії вони охопили більше 24 мільйонів гектарів і підняли в повітря близько мільйона тонн частинок диму і сажі, які досягали висоти до 35 кілометрів, аж до верхньої межі озонового шару. Їх взаємодію розглянули автори нової статті, опублікованої в журналі PNAS.
Сьюзан Соломон (Susan Solomon) з Массачусетського технологічного інституту (MIT) і її колеги використовували дані супутникових спостережень, простеживши за впливом австралійських пожеж на склад атмосфери, а також комп’ютерне моделювання. Вони показали, що в березні 2020 року — незабаром після того, як полум’я згасло — вміст діоксиду азоту в стратосфері впав до рекордних за останні десятиліття значень.
Ці зміни сигналізують про хімічні реакції, які дим і сажа запустили високо в повітрі. У нормі під дією сонячного світла там відбуваються перетворення оксиду азоту (V) в оксид азоту (IV), який швидко вступає в реакцію з хлором і іншими галогенами, не дозволяючи їм знищувати молекули озону.
Однак при появі частинок сажі цей механізм слабшає. Сажа реагує з оксидом азоту (V), перетворюючи його в нітрат, і діоксиду залишається занадто мало, дозволяючи хлору проявляти свою руйнівну дію.
За розрахунками Соломон і її співавторів, австралійські пожежі призвели до зниження концентрації озону приблизно на відсоток. З урахуванням того, що його заповнення в стратосфері відбувається на швидкості в один-три відсотки за десятиліття, одна лише природна катастрофа в Австралії «обнулила» кілька років природного відновлення. І це не рахуючи приблизно 788 мільйонів тонн вуглекислого газу, які були викинуті в повітря.