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Biological Chemistry

Tres estudios demuestran que las partículas que forman las nubes no necesitan ácido sulfúrico para ensamblarse

Este descubrimiento podría tener repercusiones sobre los modelos climáticos

by Elizabeth K. Wilson
May 26, 2016 | APPEARED IN VOLUME 94, ISSUE 22

Credit: Gilles Martin/Paul Scherrer Institute
Bianchi utiliza un espectrómetro de masas para detectar las moléculas que forman los aerosoles en la estación de investigación en el pico Jungfraujoch (3.471 msnm).

Hasta ahora se pensaba que las partículas de los aerosoles atmosféricos necesitaban dióxido de azufre para formarse, un producto fabricado por el hombre. De acuerdo a un conjunto de nuevos artículos (Nature 2016, DOI: 10.1038/nature18271; Nature 2016, DOI: 10.1038/nature17953Science 2016, DOI: 10.1126/science.aad5456) podrían formarse simplemente a partir de otros compuestos que existen en la naturaleza. 

El descubrimiento de esta nueva vía para la formación de aerosoles tiene importantes repercusiones en la modelización de los efectos de estas partículas sobre el clima. Los estudios también implican que la atmósfera de la época preindustrial estaba más nublada que lo que nos imaginamos.

La formación y crecimiento de las partículas de los aerosoles son algunos de los aspectos peor entendidos de la ciencia atmosférica, pero es difícil exagerar la importancia de estas partículas. Los aerosoles son el germen de la formación de las nubes (ver página 18), y también tienen efectos perjudiciales sobre la salud respiratoria y cardiovascular en humanos. Dado que reflejan y dispersan la luz del Sol, parece ser que los aerosoles son también responsables de una parte aún sin determinar del enfriamiento global, un efecto que, según los climatólogos, contrarresta de alguna manera los efectos del calentamiento global.

Anteriormente, los científicos pensaban que el ácido sulfúrico, que se produce principalmente en la atmósfera por la oxidación del dióxido de azufre, era esencial para la formación de los aerosoles. El dióxido de azufre que se arroja a la atmósfera procede de la combustión del petróleo y gas y, en menor medida, de los volcanes y del plancton marino.

Pero ahora, experimentos que forman parte del proyecto CLOUD (Cosmics Leaving OUtdoor Droplets), que se desarrolla en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), han expandido el conocimiento que los investigadores tenían acerca de la formación de los aerosoles y sus mecanismos de crecimiento. Esta instalación utiliza un acelerador de protones para simular los rayos cósmicos de alta energía que bañan la Tierra.

Un equipo internacional liderado por Urs Baltensperger, del Instituto Paul Scherrer (Villigen, Suiza), y Jasper Kirkby, un físico de partículas del CERN y fundador de CLOUD, ha estudiado la molécula de α-pineno. Este compuesto, que es emanado por los pinos, forma varios tipos de moléculas altamente oxigenadas (HOMs) cuando se oxida.

La investigación encabezada por Kirkby ha demostrado que, bajo condiciones atmosféricas simuladas rigurosamente libres de azufre, la ozonólisis del α-pineno produce la condensación de partículas de aerosol a escala nanométrica. Este equipo también ha encontrado que los rayos cósmicos incrementan esta producción del aerosol hasta en dos órdenes de magnitud. Baltensperger encabezó también un estudio adicional sobre el crecimiento de estas partículas.

Otro equipo de investigadores liderado por Federico Bianchi, también del Instituto Paul Scherrer, y por Baltensperger ha estudiado muestras atmosféricas provenientes de una estación de investigación en los Alpes Suizos. Sus observaciones, llevadas a cabo con espectrómetros de masas y contadores de partículas, respaldan los experimentos de CLOUD: los investigadores encontraron que se obtenían aerosoles similares en una atmósfera de montaña sin contaminar cuando la atmósfera contenía altos niveles de HOMs.

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Los nuevos estudios muestran que estos compuestos orgánicos pueden activar la nucleación de nuevas partículas, comenta Paul O. Wennberg, un químico atmosférico de Caltech (abreviatura de Instituto de Tecnología de California. En Pasadena, EEUU). Esto es importante para la comprensión de los procesos atmosféricos en la Tierra. Wennberg recalca: "Hay que recordar que en el corazón de cada nube o gota de lluvia hay una de estas partículas".


Traducción al español producida por Esteban Urriolabeitia de Divulgame.org para C&EN. La versión original (en inglés) del artículo está disponible aquí.

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