Les émissions d’oxyde nitreux (N₂O) d’origine humaine augmentent rapidement à l’échelle mondiale et devraient constituer une menace croissante pour la couche d’ozone de la Terre. Dans les années 1970, on a découvert que le N₂O présent dans la haute atmosphère pouvait déclencher des réactions destructrices d’ozone par son interaction avec des électrons de faible énergie. Cependant, l’impact complet de ce processus sur la couche d’ozone reste mal compris.
Nouvelles recherches publié dans La Revue européenne de physique Ddirigée par Mareike Dinger à l’Institut national de métrologie d’Allemagne (PTB) à Brunswick, en Allemagne, fournit de nombreuses données expérimentales sur l’interaction entre le N₂O et ces électrons de faible énergie. Leurs mesures pourraient offrir des informations plus approfondies sur l’influence des émissions de N₂O d’origine humaine sur l’état futur de la couche d’ozone terrestre.
Le N₂O est chimiquement inerte, ce qui lui permet de s’élever dans la stratosphère sans être dégradé par d’autres gaz. Là, il peut être ionisé par des électrons de faible énergie, générés par les rayons cosmiques de l’espace qui interagissent avec les atomes et les molécules de l’atmosphère. Cela provoque la fragmentation du gaz en substances comme l’oxyde nitrique (NO), qui agit alors comme catalyseur dans les réactions qui convertissent l’ozone en d’autres formes d’oxygène.
Pour étudier ce processus, l’équipe de Dinger a étudié la « section efficace d’ionisation par impact électronique » du N₂O, qui mesure la probabilité d’ionisation du N₂O par un électron, en tenant compte des directions et des énergies des électrons entrants et sortants.
Les chercheurs ont comparé leurs mesures avec des calculs théoriques et des résultats expérimentaux antérieurs. Grâce à ces comparaisons, ils ont créé de nouveaux ensembles de données de valeurs attendues pour les sections efficaces d’ionisation du N₂O, qui pourraient améliorer les simulations des interactions entre le N₂O artificiel et les électrons dans la haute atmosphère.
L’équipe espère que leurs résultats aideront les chercheurs à faire des prévisions plus précises sur la manière dont les niveaux d’ozone atmosphérique seront affectés par les émissions de N₂O d’origine humaine, contribuant ainsi aux efforts visant à protéger la couche d’ozone de la Terre dans les décennies à venir.
Plus d’information:
M. Dinger et al., Sections efficaces de diffusion élastique différentielle et d’ionisation par impact électronique de l’oxyde nitreux, La Revue européenne de physique D (2024). DOI : 10.1140/epjd/s10053-024-00880-0