Le feldspath est un minéral omniprésent et constitue approximativement la moitié de la croûte terrestre. Dans l'atmosphère terrestre, les feldspaths jouent un rôle étonnamment essential. La poudre great transportée par l'air impact la development des nuages. Les molécules d'eau adhèrent mieux à la poussière de feldspath qu'aux autres particules. De minuscules grains de feldspath, flottant dans l’atmosphère, deviennent ainsi d’excellentes graines de nucléation, où les molécules d’eau se collent et gèlent pour finalement previous un nuage.
On ne sait pas pourquoi le feldspath a cette capacité remarquable à lier efficacement l’eau et à permettre la development de nuages. À l'aide d'un microscope à power atomique très sensible, des chercheurs de la TU Wien ont montré que la géométrie unique de la area du feldspath constitue le point d'ancrage idéal pour les groupes OH de l'hydrogène et de l'oxygène, puis pour l'eau.
« Les chercheurs réfléchissaient à plusieurs idées expliquant pourquoi le feldspath est une graine de nucléation si efficace », explique le professeur Ulrike Diebold de l'Institut de physique appliquée de la TU Wien, qui a dirigé le projet. « Cela pourrait être dû aux atomes de potassium contenus dans le feldspath, ou peut-être à certains défauts de sa construction cristalline. »
Pour le savoir, les chercheurs de TU ont utilisé un microscope à drive atomique très reasonable. Dans ce microscope, la area du cristal est balayée point par position avec une pointe great. La power entre la pointe et la floor produit une image à haute résolution, où la place de chaque atome peut être déterminée avec précision.
« Nous avons placé un morceau de feldspath dans la chambre à vide du microscope et l'avons divisé en deux pour obtenir une surface vierge et propre », explique Giada Franceschi, leading auteur de l'étude. « Nous avons été perplexes deal with aux résultats : les visuals de la area étaient différentes de ce que les théories courantes avaient prédit. »
Une connexion optimale : la couche hydroxyle
La lead to a été rapidement trouvée : de minuscules inclusions d’eau dans la roche en étaient la result in. Lorsque la pierre est brisée, un peu de vapeur d’eau se dégage. Cette vapeur s'attache à la surface area fraîchement fendue et les molécules d'eau se brisent, formant des groupes hydroxyle (OH). « Au microscope, on ne voit pas la area du feldspath elle-même mais une area recouverte de groupes hydroxyles », explique Giada Franceschi. « Dans la mother nature, la floor du feldspath est également recouverte d'une telle couche d'hydroxyle. »
En raison de la géométrie du cristal de feldspath, ces groupes hydroxyles sont positionnés de manière à en faire des factors d’ancrage idéaux pour les molécules d’eau. Les molécules d’eau peuvent s’ancrer aux groupes hydroxyles comme des éléments constitutifs qui s’emboîtent avec précision. Ainsi, la couche d’hydroxyle forme la connexion parfaite entre le feldspath et l’eau qui se fixe sous forme de glace. « Le lien s'établit très facilement et rapidement, et il est également très secure », explique Ulrike Diebold. « Pour éliminer la couche d'hydroxyle du feldspath, il faudrait la chauffer à haute température. » Les simulations informatiques confirment également cette constatation.
Les résultats donnent un aperçu des raisons pour lesquelles des cristaux spécifiques de notre atmosphère sont particulièrement adaptés comme germes de nucléation formant des nuages. Confront au changement climatique, il est crucial de mieux comprendre la physique de la formation des nuages. Et parfois, comme le montre le projet de recherche de la TU Wien, il faut approfondir le monde des atomes. »
