Frank Sherwod Rowland
Frank Sherwod Rowland Ohio eyaletinin Delaware şehrinde bulunan üç oğlanlı ailenin ikincisi olarak 28 Haziran 1927’de doğdu. Babası ve annesi, doğumundan bir yıl önce Matematik Profesörü ve Ohio Wesleyan’daki Bölüm Başkanı’nın görevini üstlendikleri yere taşınmışlardı. İlk ve lise eğitiminin tümü, Delaware devlet okullarında aldı. Delaware okul sistemi hızlandırılmış terfiye inanıyordu ve böylece 5 yaşında birinci sınıfa gitti. Lise 12’den on altıncı doğum gününden sadece birkaç hafta önce mezun oldu. Üniversite hazırlık müfredatı Latin, İngiliz, Tarih, Bilim ve Matematik alanlarında güçlü idi. Lisenin akademik tarafı Rowlad için kolaydı ve o okul yaşamında çok eğlendi. Birkaç yaz tatilinde, lise fen bilgisi öğretmeni, iki haftalık tatillerinde ise ABD yerel gönüllü hava istasyonu işletmesinde çalıştı. Bu onun için sistematik deney ve veri toplama konusuna ilk adım denilebilirdi.
Rowlad’ın ailesinin evi kitaplarla doluydu ve evdeki herkes hevesli okuyuculardı. Lisede geçirdiği iki yıl boyunca, tenis ve basketbol antrenörlüğünü yapan matematik öğretmeni, Rowlad’ı tenis oynamaya teşvik etti. 1943’te liseden mezun olduktan sonra, neredeyse bütün erkek sınıf arkadaşları askerlik hizmetlerine girdiler.
Hızlandırılmış akademik programı, 1945 yılının Haziran ayında başladı. Ancak, Pasifik’teki çatışma ve devam eden askeri taslak ile radar operatörlerini eğitmek için bir Donanma programına katıldı. Amerika Birleşik Devletleri’nin geri kalanını görmek için ilk gerçek fırsat onun için, Deniz Kuvvetleri’nden, Kaliforniya’ya transfer olduğu zaman geldi.
Bu yıl akademik hayattan uzaklaşması, sonucu 19 yaşında akademik hayatını hemen sonlandırmasının iyi bir sonuç vermeyeceğini düşündü. Bu yüzden öğrenim gördüğü programından mezun olmak yerine iki yıl daha sürecek şekilde düzenledi ve üniversite takımında basketbol oynamaya devam etti.
Lisansüstü okula gideceği kararının ne zaman verildiği tam olarak bilinmese de babası doktora programındaydı ve ailede ki herkes Rowland’ın da akademik olarak ilerleyeceğine inanıyordu. Dahası, her iki ebeveynin de, her biri katıldığı Chicago Üniversitesi’nin, sadece mezuniyet için en iyi seçenek değil, tek seçenek olduğu konusunda kesin inançları vardı. Bu yüzden Rowland 1948 Güz Dönemi için Chicago Üniversitesi Kimya Bölümü’ne başvurdu ve kabul edildi.
Sonraki yıllarda, bir Atom Enerjisi Komisyonu (A.E.C.) ulusal bursu tarafından desteklendi. O zamanlar, Chicago Üniversitesi Kimya Bölümü, her yeni yüksek lisans öğrencisini, bireysel bir araştırma konusunun seçiminden önce, geçici bir fakülte danışmanına devretme politikasına sahipti. Rowland için rastgele atanan akıl hocası 1960 Nobel Ödülü’nü aldığı Karbon-14 Tarihlendirme tekniğini henüz yeni bitirmiş olan Willard F. Libby idi.
Bill Libby, ilk toplantıda, “Hepinizin çeşitli okullarda lisans yaptığını görüyorum. Bilimsel araştırmalarda verimli fikirlere sahip olmak ve dinamik bir çalışma için çok geniş bir yelpaze!’ dedi. Rowland için mutlu bir araştırma grubuydu ve daha sonra radyoaktif atomların kimyası üzerinde çalışan bir radyokimyacı oldu. Bir araştırma bilimci olmak için öğrendiği hemen hemen her şey, Bill Libby’yi dinlemekten ve gözlemlemekten geldi.
İlk nükleer reaktör 1942 yılında Chicago Üniversitesi’ndeki futbol stantları altında Enrico Fermi tarafından inşa edilmişti ve savaş sonrası üniversite, Manhattan Projesi’nden fizik ve kimya bölümlerine kadar birçok önde gelen bilim insanını yakalamayı başarmıştı. O zaman için bu, Chicago Üniversitesi’ndeki fiziksel bilimlerde inanılmaz derecede heyecan verici bir dönemdi. Fiziksel kimya dersi Harold Urey tarafından iki çeyrek boyunca ve üçüncü çeyrekte Edward Teller tarafından öğretildi; inorganik kimya Henry Taube tarafından verildi; Libby tarafından ise radyokimya dersleri aldı. Ayrıca Maria Goeppert Mayer ve Fermi tarafından verilen Nükleer Fizik derslerine katıldı. Urey ve Fermi Nobel Ödülü’nü kazanmıştı ve Libby, Mayer ve Taube gelecekte kendilerinin Nobel Ödülü’nü alacaklarını Tezi, siklotronla üretilen radyoaktif brom atomlarının kimyasal durumunu ilgilendiriyordu. Nükleer süreç sadece radyoaktif bir atom yaratmaz, aynı zamanda tüm kimyasal bağlarından koparır. Bu yüksek enerjili atomlar, sadece çok, çok düşük konsantrasyonlarda bulunurlar, ancak daha sonra, nihai radyoaktif bozunmalarıyla izlenebilirler. Bill Libby lisansüstü öğrencilerine zamanlarını nasıl kullanmayı seçtikleri konusunda alışılmadık miktarda yol kat etti ve destekleyici, cesaret verici bir araştırma denetçisi oldu.
Aynı üniversitenin mezunu olan Joan Lundberg ile 7 Haziran 1952’de evlendi. Doktora tezini 1952 yılının Ağustos ayında bitirdi ve aynı yıl Eylül ayında Princeton Üniversitesi’ne Kimya Bölümünde yeni öğretim görevlisi olarak girdi. Rowland’ın ızı Ingrid, 1953 yazında Princeton’da doğdu. 1955 yazında, Long Island’daki Huntington’da oğlu Jeffrey doğdu.
1953-55 yıllarının her yazını Brookhaven Ulusal Laboratuvarı Kimya Bölümü’nde geçirdi. Brookhaven nükleer reaktörünün nötron akışına glukozu ve lityum karbonatın toz halindeki bir karışımının yerleştirilmesi ile ilgili bir deney, radyoaktif trityum etiketli glikozun, yeni bir alt alanın tek adımlı sentezine yol açmıştır. Trityum A.E.C izleyici kimyasına büyük ilgi göstermiş olup araştırmanın devamı için destek sundu. 1956’da, Kansas Üniversitesi’nde yardımcı bir profesörlüğe geçti. Radyokimya ile ilgilenen çok sayıda lisansüstü öğrencisi yazları araştırma grubuna katıldılar ve kısa bir süre sonra diğerleri ve Avrupa ve Japonya’dan birçoğu da dâhil olmak üzere bir dizi doktora sonrası araştırma görevlisi katıldılar. Bu araştırma grubu, önümüzdeki sekiz yıl boyunca, enerjik trityum atomlarının kimyasal reaksiyonlarını araştırmak için oldukça üretken ve tam bir Profesörlüğe doğru ilerletti. Çocukları Ingrid ve Jeff’in ikisi de grubun üyelerini bilerek büyüdüler, düzenli ev seminerlerinde herkesle tanıştılar ve zaman zaman laboratuvarı ziyaret ettiler.
Kaliforniya Üniversitesi’nin Irvine kampüsünün 1965 Eylül’ünde öğrencilere açılması planlanmıştı ve 1964 Ağustos’unda kimya profesörü ve Kimya Bölümü’nün ilk başkanı olarak oraya gitti.
Sıcak kimya alanı California Irvine Üniversitesi’ndeki araştırma alanında önemli bir rol oynadı. Bununla birlikte, her birkaç yılda bir çalışmaları, yeni, zorlu bir kimyaya, yani trityum ve karbon-14’ü kullanan radyoaktif izleyici fotokimyaya doğru genişleten araştırmaları oldu. Daha sonra radyoaktif izotoplar 38Cl ve 18F kullanarak klor ve flor kimyasını geliştirdi.
1970 yılında Kimya bölümü başkanlığından ayrılmaya karar verdiğinde, bir kez daha araştırmaları için yeni bir kimya buldu. Çevrenin durumu hem genel halkın hem de ailenin tartışması için önemli bir konu haline geldiğinden, radyoaktivitenin çevresel uygulamaları hakkında Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı toplantısı için Avusturya’nın Salzburg kentine gitti. Toplantılarında 14 Nisan tarihli Bill Libby çalışması için Rowland’ın hayranlığı nedeniyle atmosfer bilimiyle kişisel olarak ilgilendiğini ve daha sonra araştırmanın A.E.C. tarafından desteklendiğini öğrendi.
1972 yılının Ocak ayında, Florida’daki Fort Lauderdale’de, bu çalışmaların ikincisine davet edildi. Burada, İngiliz bilim adamı Jim Lovelock tarafından, bir iz türünün atmosferik konsantrasyonlarının son ölçümleri hakkında bir sunum yaptı. Yaptığı sunu Shackleton’un Antarktika’ya yaptığı yolculukta, insan yapımı kloroflorokarbon CCI3F üzerineydi. Onun gözlemleri oldukça düşük konsantrasyonda olmasına rağmen, hem kuzey hem de güney yarımkürede varlığını gösterdi.
Rowland kimyasal kinetikçi ve fotokimyacı olarak, böyle bir molekülün, yüksek güneş fotokimyasının onu parçalayacağı için sonsuza dek atmosferde inert olmayabileceğini biliyordu. 1973 yılının başında, düzenli yıllık teklifi A.E.C.’ye gönderdi ve usulüne uygun olarak onaylanmış olup finanse edildi. Birkaç radyokimya deneyinin devam etmesine ek olarak, teklife yeni bir yön de ekledi ve nihayetinde ‘atmosferdeki kloroflorokarbon bileşiklerine ne olur?’ sorusunu sorup araştırmalarına yeni bir yön verdi
Daha sonra aynı yıl doktorasını California Berkeley Üniversitesi’nde lazer kimyacı olarak tamamlayan Mario Molina, araştırma grubuna doktora sonrası araştırma görevlisi olarak katıldı. Birkaç alan arasından seçimini sunan Mario, önceki deneyimlerinden ve kendi deneyimlerimden en uzak olanını seçti ve kloroflorokarbon moleküllerinin atmosferik sürecini incelemeye başladılar.
Üç ay içinde Mario ve Rowland bunun sadece bilimsel bir soru olmadığını stratosferik ozon tabakasının önemli ölçüde tükenmesini içeren potansiyel olarak ciddi bir çevresel sorun olduğunu fark ettiler. Her ikisi de kariyerlerinin önemli bir bölümü, bu sorunun devam eden konuları üzerinde harcadılar.
1973’ten beri, araştırma grubunun çalışmaları giderek daha fazla atmosferik kimyaya ve daha az radyokimyaya sahipti. Şimdiye kadar tek önemli radyoizotop kullanımı atmosferik kimya ile ilgili sorunlara yöneliyordu. Bu araştırma çalışması, California Teknik Irvine Üniversitesi’nde, güçlü ve çalışkan bir grup doktora sonrası araştırma görevlisi tarafından, bazı teknik uzmanlarla birlikte yürütüldü.
Kloroflorokarbon-ozon problemi, 1974’ün sonlarında oldukça gözle görülür bir kamu meselesi haline geldi ve pek çok yeni bilimsel deney ve aynı zamanda yasal duruşmalar, Rowland için daha ağır bir seyahat programı getirdi. Birçok yönden, atmosfer kimyası anlayışı hala erken bir aşamadadır. Bu tür düşük konsantrasyonlarda kimyasal türlerle uğraşmak için gerekli araçsal hassasiyet sadece son yirmi yılda aşamalı olarak kullanılabilir olmuştur ve elbette atmosferin iz kompozisyonu dünya çapında oldukça değişkendir. Araştırma grubu, 1988’den beri kapsamlı uçak tabanlı atmosferik alan araştırmasına katılan bir dizi bölgesel ve küresel deneyde yoğun bir şekilde yer almıştır. Bu araştırmanın bir kısmı zorlu ve ilginç bilimsel bulmacaları içermektedir ve bazıları da küresel çevre sorunlarına yönelik olarak tanımlanabilir.
Rowland, insan yapımı kloroflorokarbon (CFC) itici gazlarının Dünya’yı ultraviyole radyasyondan koruyan ozonosferin ayrışmasını hızlandırdığını keşfetti. Atmosfer kimyası ve kimyasal kinetik alanlarında bulguları sonunda kimya endüstrisinde uluslararası değişimleri ortaya çıkardı.
Rowland CFC gazlarının solar radyasyonla birleştiğini ve stratosferde ayrıştığını ve çok sayıda ozon molekülünü tek tek tahrip edebilen klor ve klor monoksit atomlarını serbest bıraktığını teorileştirdi. İlk olarak Nature dergisinde 1974’te yayınlanan araştırmaları, sorunun federal bir araştırmasını başlattı. Ulusal Bilimler Akademisi 1976’daki bulgularıyla aynı fikirdeydi ve 1978’de Amerika Birleşik Devletleri’nde CFC tabanlı aerosoller yasaklandı. Çalışmalarının daha da onaylanması, 1980’lerin ortalarında Antarktika üzerindeki ozon kalkanındaki deliğin bulunmasıyla geldi. 1987’de ozon tüketen gazların üretimini yasaklayan uluslararası bir protokol Montreal’deki Birleşmiş Milletler tarafından müzakere edild.
Nature dergisinde yer alan makaleleri, bu kloroflorokarbon (CFC) kimyasallarının küresel etkilerinin kaçınılmaz olması durumunda, temel bilimi ve uygunluğu ortaya koydu ve bazı insan faaliyetlerinin çevresel etkileri olabileceğinin çok ötesinde nasıl olabileceğini gösterdi. Yirmi yıl sonra, Sherrwood, Molina ve Paul Crutzen “Atmosfer Kimyası, Ozonun Oluşumu ve Ayrışması” üzerine kimyada Nobel ödülünü paylaştılar.
1970’lerin ortasına gelindiğinde, CFC’ler endüstriyel bir başarı öyküsü olarak, önce soğutma sıvıları olarak ve daha sonra deodorantlar ve saç spreyleri gibi aerosol sprey ürünler için itici olarak kabul edildi. Görünmez ve kimyasal olarak inert olacak şekilde tasarlanan bu sentetik kimyasalların güvenli olduğu düşünülüyordu. Laboratuvar verileri sonucu CFC kullanımı artmaya devam ederse, ozon tabakasının çoğunun imha edilebileceğini hesapladılar. Ozon, Dünya’yı biyolojik olarak zarar verici UV’den koruyordu. UV’nin insanlarda bazı cilt kanserlerini tetiklemedeki rolü UV zararı için bir örnekti.
Bulguları basın toplantılarıyla eyalet ve federal yasama organlarına ifade ederek duyurdu. Etkilenen endüstrilerden muhalefet ortaya çıktı ve eleştirildi. Bir endüstri grubu onu KGB’nin bir temsilcisi olarak adlandırdı. Fakat Rowland, ısrar etti ve uluslararası bir anlaşma olan Montreal Protokolü, 1987’de CFC’lerin üretimini ve serbest bırakılmasını sınırlamak için yürürlüğe girdi.
İngiliz Antarktika Anketi tarafından Antarktika ozon deliğinin 1985’te beklenmedik bir keşifi, NASA tarafından aylar içinde doğrulandı, bilim adamları tarafından yapılan Antarktika saha çalışması, klorun ozon saldırısının deliğe neden olduğunu doğruladı.
Bugün havadaki CFC miktarları azalmakta ve ozon tabakasının gelecek yıllarda toparlanması beklenmektedir. CFC emisyonları durdurulmamış olsaydı, şimdi ozon tabakasının tahrip edilmesine ek olarak, bunların iklim üzerindeki etkilerinin (sera etkisi ile) karbondioksitinkine benzer olacağını anlaşıldı.
ABD’de tüketim azaldı ve Amerikan kimya şirketleri alternatif, ozon için daha güvenli kimyasallar aramaya başladı. Sherwood araştırmasına da devam etti ve daha önceki araştırmalarını daha sağlam hale getiren kavram ve verilere katkıda bulundu. Kamu sunumlarında daima günceldi.
Meslektaşı (ve eski öğrencisi) Don Blake’le birlikte, Sherwood 1982 yılında, dünyanın her yerinden gelen hava örneklerinde sera gazı metanının konsantrasyonda yoğunlaştığını gösteren sert ölçümler yaptı. Bu bulgu çok dikkat çekti ve insan kaynaklı iklim değişikliğinin fosil yakıt yakımından salınan karbondioksitin ötesine geçebileceğini gösterdi. Ölümünden önceki aylarda Sherwood, Blake’le insan nefesindeki kimyasalları ölçmek için, yeni bir ayırt edici hastalık yöntemi sunup sunamayacağını görmek için yeni bir araştırma yolu izledi.
