Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de California en San Diego ha identificado por primera vez lo que impulsa las diferencias observadas en la composición química de las partículas de rocío marino expulsadas del océano al romper las olas.

El descubrimiento podría permitir a los investigadores comprender mejor cómo la química y la física de los océanos influyen directamente en los procesos de formación de nubes. La mejor comprensión podría hacer que los modelos climáticos sean más precisos, especialmente porque las nubes son la variable más difícil de representar en las simulaciones actuales.

Kimberly Prather, Cátedra Distinguida en Química Atmosférica y miembro de la facultad en el Departamento de Química y Bioquímica y la Institución Scripps de Oceanografía en UC San Diego, dirigió el estudio apoyado por la National Science Foundation. Ella dijo que su avance clave involucró mostrar que las gotas enviadas por el aire al romper las olas adquieren diferentes características químicas dependiendo de las fuerzas físicas inducidas por las olas.

"Es la primera vez que alguien ha demostrado que las gotas de agua de mar tienen una composición diferente debido al mecanismo de producción, ", dijo Prather." Estamos descubriendo cómo la biología oceánica influye en los procesos de producción física creando el aerosol marino. Los estudios anteriores se han centrado en los procesos involucrados en la producción física de aerosoles marinos, pero nuestros estudios demostraron que la química está en el corazón de muchos procesos de transferencia océano-atmósfera que tienen profundos impactos en la composición de nuestra atmósfera, así como en las nubes y el clima ".

Algunos aerosoles marinos son gotas de "película" cargadas de microbios o material orgánico que se acumula en la superficie del océano. Se forman cuando las burbujas en la superficie del océano se rompen. Los investigadores habían asumido en gran medida que todos los aerosoles de tamaño inferior a una micra eran de esta variedad. Prather y otros investigadores demostraron, sin embargo, que hay otras partículas formadoras de nubes derivadas de gotas de "chorro" que están compuestas predominantemente de especies químicas muy diferentes, incluida la sal marina, microbios, y otras especies biológicas. Estas nuevas gotas se expulsan como consecuencia de la explosión de burbujas.

Estos dos tipos de aerosoles tienen diferentes capacidades para formar cristales de hielo en las nubes, lo que significa que si una nube en realidad no produce precipitación, lluvia, o la nieve se puede determinar por el tipo de microbios y biomoléculas asociadas que son expulsadas del océano. Más importante, la presencia de una gran floración de fitoplancton, como sucede durante los eventos de marea roja, altera la relación entre la película y las gotas de chorro, lo que significa que los procesos biológicos pueden conducir a cambios profundos en la química del rocío marino y, en última instancia, a la formación de nubes.

El estudio, "El papel de las gotas de chorro y película en el control del estado de mezcla de las partículas submicrónicas de aerosol de pulverización marina, "aparece el 19 de junio en las primeras ediciones de la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Los investigadores encontraron que las partículas producidas por chorros pueden constituir casi la mitad de la cantidad total de aerosoles submicrónicos que contribuyen a la formación de nubes. Para llegar a esta conclusión, Los investigadores indujeron la proliferación de fitoplancton en agua de mar natural bombeada a tanques generadores de olas en un laboratorio de Scripps. Las condiciones imitaban a las del océano que producen rocío marino. Los científicos diferenciaron la película de las gotas de chorro a medida que se elevaban en el aire por encima de las olas al observar sus diferentes cargas eléctricas. Los aerosoles de chorro de agua marina tienen una carga mayor que los aerosoles de película.

Los hallazgos son los últimos de los investigadores de la UC San Diego sobre una de las fronteras más misteriosas del clima:cómo se producen los aerosoles en la tierra y en el mar, ya sea sal marina, material organico, polvo, o partículas de contaminación:determine si se forman nubes y si esas nubes pueden producir precipitación. Prather, que fue pionero en métodos para analizar la composición química de las partículas en el aire, es el director del Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment (CAICE) en UC San Diego, donde se realizó el trabajo. En 2013, la National Science Foundation nombró a CAICE como un Centro NSF para la Innovación Química, uno de los nueve centros de este tipo en los Estados Unidos.

Los coautores del estudio representaron una variedad de disciplinas, desde la bioquímica hasta la microbiología marina. Los oceanógrafos de Scripps Grant Deane y Dale Stokes contribuyeron al estudio y en el trabajo de seguimiento intentarán ver si pueden determinar la composición de las mezclas de aerosoles de la superficie del mar midiendo cuánto duran las cápsulas blancas oceánicas llenas de burbujas.

Deane dijo que la hazaña del estudio probablemente no podría haber sido lograda por ninguno de los investigadores trabajando solo, convirtiéndolo en un modelo de la complejidad de la investigación ambiental.

"Es un trabajo verdaderamente colaborativo entre químicos, biólogos, y oceanógrafos físicos, "Deane dijo." Esta es la forma en que este tipo de trabajo tiene que hacerse ".