Le chercheur de la NASA, Tom Hanisco, a entrepris de construire un instrument capable de mesurer un produit chimique à courte durée de vie qui nettoie l'atmosphère du méthane, un puissant gaz à effet de serre, mais a plutôt découvert que sa découverte surpassait les meilleurs instruments commerciaux pour mesurer les niveaux ambiants d'ozone.

Sa découverte fortuite a conduit au dépôt d'une demande de brevet pour un instrument qu'il appelle le Rapid Ozone Experiment, ou ROZE, et une couchette à bord d'un avion de recherche de la NASA, qui mènera cet été une campagne de terrain sur les feux de forêt.

"La recherche et le développement ne sont jamais gaspillés, " dit Hanisco, un scientifique du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. « Quand nous avons commencé cet effort de développement, l'ozone était la chose la plus éloignée de nos esprits."

Bon et mauvais ozone

Alors que l'ozone stratosphérique protège la vie des rayons ultraviolets nocifs, lorsqu'il est dans la troposphère, il exacerbe les maladies respiratoires qui tuent des centaines de milliers de personnes chaque année. L'ozone troposphérique est créé par des réactions chimiques entre des oxydes d'azote et des composés organiques volatils. Cela se produit lorsque les polluants émis par les voitures, centrales électriques, les chaudières industrielles et autres sources réagissent chimiquement en présence de la lumière du soleil.

Par conséquent, l'Environmental Protection Agency des États-Unis réglemente les niveaux d'ozone à la surface et pénalise les villes dépassant les niveaux acceptés.

ROZE Indispensable pour comprendre la qualité de l'air urbain

ROZE, que Hanisco pense que les scientifiques pourraient utiliser pour déterminer la quantité d'ozone déposée au niveau du sol, est une version d'un instrument prototype qu'il a initialement développé pour mesurer l'hydroxyle, ou OH.

Bien que de courte durée et très réactif, OH est le détergent de la nature :il nettoie l'atmosphère du méthane, un gaz à effet de serre dévastateur et plus efficace que le dioxyde de carbone pour absorber la chaleur.

Pour mieux mesurer l'hydroxyle, Hanisco a incorporé une technique de mesure éprouvée appelée spectroscopie de corrélation de filtre à gaz. L'idée de Hanisco était de remplir une cavité avec de l'hydroxyle produit par son prototype d'instrument. Une fois rempli, l'hydroxyle bloquerait toute la lumière aux longueurs d'onde absorbées par l'hydroxyle. Lorsqu'il a fermé la cavité pour empêcher l'hydroxyle de la remplir, l'instrument mesurerait alors toute la lumière affectée par l'hydroxyle. La différence entre les deux mesures serait proportionnelle à l'abondance d'hydroxyle dans une colonne.

En test, cependant, l'équipe a rencontré des difficultés en essayant de produire de l'hydroxyle. Une fuite d'air a produit de l'ozone, qui est composé de trois atomes d'oxygène. "L'ozone a interféré, mais nous avons fait quelques chiffres rapides pour voir réellement la quantité d'ozone que nous pouvions voir. Comme ça s'est apparu, l'instrument était hypersensible à cette molécule, " dit Hanisco.

Avec quelques ajustements, Hanisco et son collègue, Reem Hannun, ont pu améliorer la sensibilité de l'instrument à l'ozone. Selon Hanisco, ROZE est 100 fois plus précis que le meilleur instrument optique fabriqué commercialement, Hanisco a dit, ajoutant que son instrument est facile à construire et relativement peu coûteux.

Brevet déposé ; Campagne d'avions à l'horizon

Hanisco a déposé une demande de brevet et prévoit maintenant de faire voler l'instrument sur une campagne d'avions appelée FIREX-AQ, abréviation de Fire Influence on Regional to Global Environments Experiment-Air Quality. La campagne, à effectuer à bord d'un avion DC-8 en juillet-août, mesurera les gaz traces et les émissions d'aérosols causés par les incendies de forêt dans l'ouest des États-Unis et les incendies agricoles dans le sud-est des États-Unis. l'opportunité de vol donne à Hanisco et à son équipe une chance d'exploiter ROZE dans des conditions de vol.

Déjà ROZE a suscité l'intérêt des chercheurs des agences gouvernementales et des universités. En raison de sa sensibilité élevée et de ses taux d'échantillonnage rapides, ils pensent que cela pourrait remplir une niche vitale dans la compréhension du budget de l'ozone. Les instruments d'ozone actuels sont efficaces pour mesurer les niveaux de fond globaux, mais ne sont pas aptes à révéler la quantité qui se dépose à la surface de la Terre.

Avoir une meilleure compréhension du budget de l'ozone est important pour les municipalités et les États, en particulier si un domaine tombe en non-réalisation et est pénalisé. "L'EPA a des modèles qui peuvent prédire la quantité d'ozone qui se formera, " a déclaré Hannun. "Mais ces modèles ne savent pas vraiment à quelle vitesse il est déposé. Si nous ne connaissons pas le taux, nous ne pouvons pas modéliser avec précision comment l'ozone se déplace d'une zone à l'autre, ou combien de temps il restera une fois formé."

Quant à la création d'un instrument sensible à l'hydroxyle, Hanisco n'a pas abandonné. Il a déposé un brevet pour ce concept, trop, et prévoit de développer davantage la technologie. "Même si tu ne gagnes pas, finalement vous gagnez. C'était certainement le cas ici, " dit Hanisco.