Хімічні процеси, які йдуть у сніговому покриві полярних регіонів – досить екзотичний напрямок науки. Єдине місце в Україні, де займаються цими проблемами, це відділ геології та геоекології Антарктики ІГН НАН України, який був заснований видатним геологом акад. НАН України Петром Феодосійовичем Гожиком – першим очільником українських досліджень в Антарктиді на станції Фарадей-Вернадський. Ткаченко Катерина, старший науковий співробітник та во заввідділу є відповідальним виконавцем розділу Програми українських наукових досліджень в Антарктиці «Вивчення впливу снігового покриву на ініціювання та перебіг хімічних реакцій, зумовлюючих зміни в атмосфері полярних регіонів» й проводить польові дослідження як на українській антарктичній станції Академік Вернадський, так і на арктичній французько-німецькій станції AWIPEV (Ny-Alesund, острів Шпіцберген, архіпелаг Свальбард) (https://sios-svalbard.org/News_20221129), співпрацюючи з французькими колегами. Польові дослідження мають на меті перевірку гіпотези щодо впливу електризації снігових частинок на ініціювання та перебіг хімічних реакцій в полярних умовах. Ця гіпотеза була викладена в нещодавно опублікованій статті (https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ea/d3ea00084b), написаній Ткаченко Катериною у співпраці з французьким колегою Hans-Werner Jacobi з Institut des géosciences de l’environnement (https://www.ige-grenoble.fr/) та Обсерваторії науки Університету Гренобля (https://www.osug.fr/ ) (IGE-OSUG). Стаття вийшла у січні 2024 року в журналі Королівського хімічного товариства Environmental Science: Atmosphere й зацікавила спеціалістів з хімії снігу й атмосфери полярних регіонів. Далі цитуємо в перекладі на українську мову рецензію на цю статтю, представлену на сайті OSUG (https://www.osug.fr/en/news/latest-news/unveiling-the-electrifying-secrets-of-polar-snow-and-ice-a-paradigm-shift-in.html).
«…інноваційний рукопис «Електричний заряд снігу та льоду в полярних регіонах і потенційний вплив на хімію атмосфери» кидає виклик існуючим парадигмам хімії атмосфери, що описують процеси, які йдуть в полярних регіонах. Цей вичерпний огляд, написаний Катериною Ткаченко з Інституту геологічних наук НАН України та Хансом-Вернером Джакобі … (IGE-OSUG), заглиблюється в незвідану територію, висвітлюючи можливість, й значущість впливу електризації на хімічні процеси в полярному снігу та льоді.
Традиційно спеціалісти з фізики льоду та атмосферної електрики зосереджували свої зусилля на вивченні міжфазної границі лід/атмосфера, не звертаючи уваги на потенційні хімічні наслідки цих процесів для полярних регіонів. Рукопис показує, як різноманітні процеси на поверхні Землі спричиняють електризацію снігу, а при перевищенні порогового значення напруженості електричного поля це може призводити до виникнення коронних розрядів, струменів Релея й накопичення електричного заряду, сприяючи різним хімічним процесам, електроосмотичним явищам та акумуляції домішок з атмосфери. Існуючи протягом мікросекунд «гарячі точки» активують молекули в зоні свого впливу, ініціюючи вільнорадикальні процеси та утворення зарядженого аерозолю. Рукопис кидає виклик домінуючим уявленням, наголошуючи на ролі електростатичних сил у поясненні явищ, які давно є предметом наукових дискусій. Він відкриває інноваційні шляхи для вивчення хімічних перетворень в складних метеорологічних умовах полярних регіонів, потенційно революціонізуючи наше розуміння хімії атмосфери полярних регіонів.
Дослідження аналізує польові дані, пояснюючи чому існуюче дотепер розуміння хімії снігу та льоду є недостатнім. Представлені інноваційні підходи до польових і лабораторних експериментів обіцяють нову еру на перехресті фізики льоду та хімії снігу й покращують наше розуміння хімічних процесів у кріосфері.»
Рис. 1. Крижані квіти біля станції Академік Вернадський. Відомо, що їх поява полярною весною може впливати на склад атмосфери. Фото Ігоря Гвоздовського.
Рис. 2. Снігова пастка для збирання зразків різнозарядженого снігу під час завірюх. Пастка встановлена біля станції Академік Вернадський. Фото Сергія Розумного
Рис. 3. Графічний абстракт статті, який стисло показує деякі механізми електризації снігових часток та їх хімічні наслідки.