Partikler av radioaktivt plutonium fra kjernefysisk testing har holdt seg høyt i stratosfæren i mer enn 50 år, og vulkanutbrudd som Islands Eyjafjallajökull i 2010 kan bringe disse partiklene i den lavere atmosfæren, melder forskere 7. januar i Nature Communications . De advarer imidlertid om at konsentrasjonen av partikler i den nedre atmosfæren er liten og ikke truer menneskers helse.
Relatert innhold
- Hvordan fysikk kjørte utformingen av atombombene droppet på Japan
Mellom 1945 og 1998 testet nasjoner over hele verden atomvåpen under jorden, under vann og høyt i atmosfæren. De atmosfæriske testene som ble utført på 1950-, 1960- og 1970-tallet - sammen med utbrenningen av en plutoniumdrevet SNAP-9A-satellitt i 1964 - skapte radioaktivt rusk som ble festet til partikler i luften, kalt aerosoler. I troposfæren - den laveste delen av atmosfæren som strekker seg fra bakken til omtrent 17 til 20 kilometer opp - vasket disse partiklene ut i løpet av uker til måneder. Men en kombinasjon av faktorer, som den barrierelignende tropopausen, holder partiklene i stratosfæren (neste lag oppe, og strekker seg til omtrent 50 kilometer) lenger. Men hvor lenge?
Studier utført på 1960- og 1970-tallet, hvor aerosoler ble prøvetatt med fly og ballonger, viste at de fleste radioaktive partikler holdt seg i stratosfæren i omtrent ett til fire år. Større partikler, de i området fra 1 til 10 mikrometer, slo seg enda raskere, varer bare uker til måneder i stratosfæren. (Partiklene forsvant ikke bare; de beveget seg ned i troposfæren under avbrudd i tropopausen som tillater blanding mellom troposfæren og stratosfæren, hendelser som skjer oftest om våren.) Fordi kjernefysiske tester ble utført for så lenge siden, var alle disse radioaktive stratosfæriske partikler burde stort sett være borte nå, hadde forskere konkludert.
Utbruddet av Eyjafjallajökull i 2010 startet forskere til å tro at disse konklusjonene kan være gale. Da vulkanen brøt ut, begynte forskere i Sveits å ta aerosolprøver fra troposfæren, og de fant forhøyede konsentrasjoner av radioaktive partikler. Nivåer av plutonium og cesium (et annet biprodukt av kjernefysisk testing) var opptil tre størrelsesordener høyere enn nivåene som ble funnet i aerosoler på bakkenivå. Disse målingene var i strid med de tidligere aerosolstudiene, som hadde funnet lave nivåer i hele troposfæren; noe var oppe.
José Corcho Alvarado fra Lausanne universitetssykehus og kolleger samlet aerosoldata som hadde blitt samlet inn av militære fly over Sveits i de fleste år fra 1970 til 2004, med lignende data samlet inn som askeskummen fra Eyjafjallajökull reiste over landet i 2010. De deretter brukte disse dataene til å lage en modell for distribusjon av radioaktive partikler i atmosfæren over Sveits fra 1970 til i dag.
Størstedelen av plutoniumet i stratosfæren, beregnet på grunnlag av konsentrasjoner og forfallshastigheter, må ha blitt deponert der mellom 1964 og 1982. Det stemmer overens med antakelsen om at kjernefysisk testing og satellittbrudd er de største kildene til radioaktive partikler i atmosfæren. . Plutoniumet forblir i stratosfæren i gjennomsnitt 2, 5 til 5 år, avslørte modellen deres, men en liten mengde forblir sirkulerende i stratosfæren.
"Resultatene våre viser at betydelige brøkdeler av radioaktive aerosoler ... forblir i stratosfæren i tidsskalaer i størrelsesorden på flere tiår, " skriver forskerne.
Når det gjelder hvordan det radioaktive plutoniumet sannsynligvis havnet i vulkanens askegrøt, er dette forskerne foreslår: Utbruddet fikk tusenvis av tonn smeltet berg i kontakt med is. Dette samspillet skapte en enorm eksplosjon som kastet damp og partikler i luften og presset finkornet aske og gasser som svoveldioksid inn i de nedre regionene i stratosfæren. Asken og svovelpartiklene plukket opp plutonium og cesium fra stratosfæren og førte de radioaktive elementene ned i troposfæren.
"Det sterke vulkanutbruddet i Eyjafjallajökull-vulkanen har omdistribuert antropogene radionuklider [radioaktive partikler fra menneskelige aktiviteter] i den nedre atmosfæren, " skriver forskerne.
Det er ikke nok radioaktivitet for folk å bekymre seg for - noen som er født etter at testene ble utført, vil ikke få kreft fra plutoniumpartikler i stratosfæren. Men det kan være nok å hjelpe forskere som studerer bevegelsen av partikler gjennom atmosfæren fordi de radioaktive partiklene fungerer som markører for hvordan luft sirkulerer.
