一种天然抗菌剂对全球变暖出乎意料的潜力

研究人员发现,天然存在的植物化学物质可能有助于维持地球温度平衡。

毫无疑问,地球正在变暖。所有迹象表明,2016 年可能是有记录以来最暖的一年。气温升高的原因仍然是重大争论的焦点。然而,关于如何应对其影响的讨论则更具争议性。

Earth’s temperatures rose in 2015.
图片来源:科学可视化工作室/戈达德太空飞行中心

主要关注领域之一是大气气溶胶的产生。这些微小颗粒可以吸收和散射宇宙射线(如太阳)的热量,从而产生冷却效应。这种被称为辐射强迫的概念在过去已经出现过,例如 1991 年的菲律宾皮纳图博火山爆发。由于这些大气气溶胶的扩散,该事件导致地球变冷

这一效应甚至让一些研究人员寄希望于人工形成这些气溶胶可能有助于减缓变暖效应。实现这一目标的一种方法是使用二氧化硫。它是皮纳图博火山等火山爆发的主要成分,也是一种被排放到空气中的工业化学品。通过将这种化学物质释放到大气中,气溶胶最终可能会形成云层,从而使整体温度下降。

然而,这可能并不像听起来那么容易。虽然这些气溶胶确实可能形成云层,但它们也可能导致隐藏的热量捕获后果。这可能会使地面情况恶化,而不是改善。因此,使用已知是污染物的化学物质可能适得其反。

The effect of cloud type on global warming
来源:https://ceres.larc.nasa.gov/ceres_brochure.php?page=2

也许有另一种方法。最近,一个国际研究小组可能发现了如何制造更好的云。他们发表了一项关于形成可能带来更好气候结果的气溶胶的方法的发现。该过程的关键在于一种最广为人知的抗微生物分子。

这种化学物质被称为 α-蒎烯,它存在于各种香草和植物中,如莳萝、香菜和桉树。你可能因为它的气味类似于松树而认识它,因此得名。在研究其杀灭微生物的能力时,它能够杀死多种病原体,使其成为一种相当有用的植物和人类疾病防护剂。

该化学物质在化学上也被归类为萜烯。这组分子在引入臭氧时会产生气溶胶。对于研究人员来说,这使得 α-蒎烯成为确定其在应对气候变化方面的有效性的理想候选者。

第一个测试是将 α-蒎烯添加到臭氧中并观察会发生什么。不出所料,几分钟之内,一种被称为高度氧化分子气溶胶(HOM)的化合物就开始出现。这些 HOM 被认为是气溶胶发展的初始步骤,充当了其核心。

在完成这一步之后,下一步是确定成核作用(云形成过程的下一步)的影响。他们测试了中性环境和存在银河宇宙射线的自然环境。在这两种情况下,随着 HOM 浓度的增加,成核作用也随之增加。为了使这种效应更加可行,在宇宙射线存在的情况下,实际的成核过程更快、效率更高。

该过程的最后一步是确定 α-蒎烯在原始和硫酸污染环境中的成核作用。尽管研究人员认为这两种条件之间会有差异,但并未观察到任何差异。这种特殊形式的气溶胶产生完全独立于任何大气条件。

该研究的总体结果表明了 α-蒎烯在气溶胶形成方面的潜在作用,以及可能提供完美的云来应对全球变暖。对于作者来说,这项发现可以有两种用途。在原始地区,这种分子可以成为减缓无云环境变暖效应的宝贵工具。在污染更严重的地区,α-蒎烯可能有助于增加天然气溶胶基云的数量,使其能够反射宇宙射线,而不会捕获地面上已经存在的热量。

诚然,这项研究尚处于初步阶段,目前还没有计划立即将 α-蒎烯喷洒到天空中。然而,研究结果确实表明存在一条自然途径来帮助应对气候变化的影响。随着在小规模和大规模环境中的进一步测试,我们可能很快就会拥有一个工具来帮助确保地球维持更平衡的气候状态。

 

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自青少年时期起,Jason Tetro就把实验室视为他的第二个家。他在微生物学和免疫学方面的经验使他涉足多个领域,包括血液传播、食品和水病原体;环境微生物学;消毒和防腐;以及SARS、禽流感和寨卡病毒等新兴病原体。他目前是圭尔夫大学的访问科学家。在公众中,Jason更广为人知的名字是“The Germ Guy”(细菌 guy),他经常在媒体上以其有时非传统的视角解读科学。Jason著有两本书:《The Germ Code》(2014年入围年度科学图书奖)和《The Germ Files》(曾连续几周登上全国畅销书榜)。他还合编了《The Human Microbiome Handbook》(人类微生物组手册),该书从学术角度探讨了微生物对人类健康的影响。他住在多伦多。

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