Hace cinco años, en marzo de 2014, Los investigadores pasaron tres horas a bordo de un vaporoso avión de investigación Gulfstream-1 mientras zigzagueaba entre el aire prístino sobre la selva amazónica y el aire contaminado cercano. Fue como un viaje de ida y vuelta a través del tiempo, mientras los científicos se movían entre dos escenarios muy diferentes, muestras de aire enganchadas características del entorno industrial actual, así como muestras de aire no contaminado, así antes de la era industrial.

Un equipo internacional de científicos dirigido por Manish Shrivastava del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico ha analizado algunos de los datos y ha descubierto que la contaminación causada por el hombre estimula la producción de partículas que cambian el clima conocidas como aerosoles orgánicos secundarios mucho más de lo que se pensaba. El equipo publicó sus resultados en Comunicaciones de la naturaleza .

Los hallazgos ilustran cómo la contaminación de los automóviles, Las plantas de energía y otras fuentes se combinan con las emisiones naturales de los árboles en el Amazonas para estimular un marcado aumento de partículas diminutas que pueden reflejar o absorber la luz solar. ayudar a crear nubes, cambiar los patrones de lluvia, y determinar cómo fluye el carbono entre la tierra y la atmósfera, todo con efectos dramáticos en nuestro planeta.

El resultado proviene de una campaña de investigación, conocido como GOAmazon, dirigido por el Centro de Investigación de Medición de Radiación Atmosférica, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. La campaña se centró en la región cercana a Manaus y sus alrededores, una ciudad brasileña de más de 2 millones de habitantes que está rodeada de bosques tropicales por cientos de millas. Los científicos se refieren al vasto dosel del bosque alrededor de Manaos como un "Océano Verde, "dando al nombre de la campaña sus primeras letras.

La región ofrece un entorno de investigación difícil de encontrar en cualquier otro lugar del mundo. A un lado de un límite indefinido hay una selva tropical recta con aire cristalino y niveles de 300 partículas de aerosol por centímetro cúbico; al otro lado está el aire sobre Manaus, con concentraciones de partículas 100 veces mayores debido a la actividad humana.

"Para comprender realmente cómo la contaminación ha influido en la atmósfera, Necesitamos comparar la atmósfera actual con la época anterior a la era industrial. "dijo Shrivastava." Esto es un desafío; por supuesto, no podemos retroceder en el tiempo. Pero el Amazonas es uno de los pocos lugares en la tierra donde podemos estudiar la química atmosférica tanto en el pasado como en el presente simultáneamente ".

En ese día soleado hace cinco años, la aeronave ARM deambulaba de un lado del límite al otro, volando sobre la longitud de un campo de fútbol cada segundo, tomando muestras de aire de lo prístino y luego de lo contaminado.

"La región ofrece un maravilloso laboratorio natural para comprender cómo las emisiones antropogénicas tienen un impacto en la química atmosférica y el clima, "dijo Shrivastava.

Si bien solo una pequeña parte de nuestro planeta brinda la oportunidad única para este estudio, los hallazgos se aplican a la química atmosférica que tiene lugar en todas partes de la tierra en todo momento.

Esta química está detrás de los aromas refrescantes de un prado forestal o de flores frescas. Cuando esos aromas golpean nuestro nervio olfativo, en realidad estamos detectando una serie de gases, como el isopreno y los terpenos que contienen carbono, que son desprendidos naturalmente por árboles y otra vegetación. Los gases contribuyen al ozono y otras formas de neblina que afectan la cantidad de luz solar que llega a la tierra.

Cuando estas emisiones de carbono natural interactúan a la luz del sol con el óxido de nitrógeno, emitido naturalmente por los suelos pero también un producto común emitido en gran parte por la actividad humana, un resultado es la formación de partículas diminutas conocidas como aerosoles orgánicos secundarios. Aunque los aerosoles son minúsculos, mucho más pequeño que el ancho de un cabello humano, no tienen nada que ver con el clima de la Tierra. Son un componente importante en los ciclos de energía y carbono del planeta, determinando en parte el destino de la vasta reserva de carbono del planeta y cómo fluye entre la tierra y la atmósfera.

Shrivastava y sus colegas buscaron aprender cómo las emisiones antropogénicas aumentan la producción de estas partículas de carbono de origen natural:cuán extensos son los efectos de la actividad humana para estimular la transformación de los gases expulsados ​​de la vegetación en estas poderosas partículas que cambian el clima.

El equipo integró estos datos con otras mediciones de laboratorio para desarrollar un modelo informático avanzado para simular reacciones químicas que forman partículas en la atmósfera. El modelo cumple una doble función, reproduciendo tanto la química preindustrial como la actual. La mayoría de los modelos se han creado en gran medida sobre la base de las condiciones actuales; las mediciones del Amazonas brindan información sobre las condiciones de la química preindustrial que mejoraron las capacidades predictivas del modelo.

El equipo descubrió que el óxido de nitrógeno emitido por actividades humanas como el tráfico y las refinerías de petróleo promueve la creación de estas partículas a partir del carbono del bosque natural mucho más de lo que se pensaba anteriormente. provocando un aumento promedio de entre el 60 y el 200 por ciento e incluso hasta el 400 por ciento en algunos casos. Eso se compara con el 20 por ciento estimado previamente por los científicos con base en datos en lugares continentales más contaminados.

El equipo también mostró que la mayoría de estas partículas secundarias que contienen carbono se formaron por este fenómeno.

"El impacto de la contaminación en la creación de aerosoles orgánicos secundarios ha sido muy difícil de desentrañar, ", dice Shrivastava." Nuestros hallazgos indican que la atmósfera terrestre en muchos lugares continentales ya ha sido alterada sustancialmente por las actividades humanas, y hay un impacto mucho mayor y generalizado de lo que se ha apreciado ".

En su papel Shrivastava y los otros autores concluyen:"Nuestros resultados proporcionan una imagen clara de cómo es probable que las emisiones antropogénicas hayan modificado en gran medida la formación de SOA biogénico [aerosol orgánico secundario] desde la época preindustrial en la Tierra". e implica que la rápida urbanización en los años futuros podría mejorar sustancialmente la formación de SOA biogénica en las prístinas regiones boscosas del Amazonas ".

Shrivastava es uno de los muchos científicos de todo el mundo que están creando modelos informáticos complejos para explicar la atmósfera y el sistema terrestre. Describe la atmósfera como "un gran reactor químico que procesa constantemente tanto las emisiones naturales como las humanas, ya su vez afecta tanto al clima como a la salud humana ".