科學家首次見證冰晶雲的誕生

研究人員首次在獨立的大氣分子中見證了冰晶的誕生，這也讓我們更深入的了解到冰雲冰雲在大氣層中的形成方式。

這一過程被稱為冰核作用，當空氣中的細小顆粒吸引水蒸氣後就會形成冰晶，隨後它就會變成捲雲的核心，沒錯，就是在我們頭上飄來飄去的雲朵。想要在微觀層面觀察到這種變化實屬不易，但是它對我們了解雲層成型以及星球的冷熱變化至關重要。

太平洋西北國家實驗室的Bingbing Wang表示，這是雲層形成過程中最重要的也是最難理解的部分。

冰成型的基本過程當然好理解，但是冰晶的形成，也就是分子首次聚集子一起到底是什麼樣子，對於我們來說依舊是巨大挑戰。

為了在實驗室中重現這一過程，研究團隊必須要複製出地球表面高海拔的自然環境，因為在約6千米(約合20000英尺)的高空才是捲雲開始形成的地方。

在這個高度下，相對濕度很高，但是溫度卻很低。這就意味著水蒸氣在凍結成冰之前，能夠富集在大氣中的任何微粒上。

大氣中的微粒可能是任何東西，火山灰、飛機排放物甚至是微生物等等。

那麼用什麼來做實驗室中的冰核呢？研究人員選用了被稱為高嶺石的粘土礦物。這些微粒的大小僅有2-3微米，差不多比人類頭髮寬度的十分之一還小。

科學家們將高嶺石放在罌粟種子大小的裝置中，並且嚴格控制其中的溫度，隨後用環境掃描電子顯微鏡進行拍攝。

這種顯微鏡具有極高的解析度，同時能夠記錄僅有50納米寬的冰晶形成過程，這個寬度，也就是人類頭髮直徑的千分之一而已。

在高嶺石的實驗中，以及用碳、氮、氧粒子的其它實驗中，冰核的形成溫度為205開氏度(約合零下68攝氏度，零下90華氏度)，相對濕度為70%-80%。

在正式研究冰核之前，研究人員表示這是我們首次看到冰晶如何依附著如此小的冰核慢慢成型，讓我們從一個以前從未想過的角度來觀察這一微小的現象。

紐約州立大學石溪分校的大氣化學家Daniel Knopf表示，現在我們能夠在納米尺度和相應的氣壓條件下實時
控著冰晶的形成。

我們反覆重複著這項實驗，讓肉眼也能夠看見雲層，真的令人非常興奮。在未來進一步的研究中，我們還會了解到雲層形成與氣候之間的重要關係。

戳戳下面的視頻，相信你會有更加直觀的印象：

[千里之外 via sciencealert]