Thomas Sobyra, un estudiante graduado del Nathanson Group que trabaja con CAICE, explica cómo el pentóxido de dinitrógeno entra en la cámara de vacío donde reacciona con un chorro de agua de un tercio del ancho de un cabello humano. Crédito:Tatum Lyles Flick
Ocultos en la niebla salina de las olas rompiendo en la playa hay pistas sobre el futuro de nuestro planeta.
Los químicos de la Universidad de Wisconsin-Madison están recurriendo al lugar donde el océano se encuentra con el cielo para estudiar cómo nuestro pasado, los climas presentes y futuros se ven afectados por un aerosol complejo compuesto de agua de mar, aire y trozos de materia orgánica de los organismos que llaman hogar al océano.
Los investigadores son miembros del Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment, o CAICE, una colaboración financiada por la National Science Foundation dedicada a desentrañar el impacto de estas partículas de aerosol en la calidad del aire y el clima.
Debido a que los océanos cubren el 70 por ciento del planeta, es una tarea abrumadora.
"Hay mucha agua, mucho océano, y mucho viento, "dice Joseph R. Gord, investigador asociado postdoctoral en UW – Madison, que trabaja con CAICE.
CAICE recibió recientemente $ 20 millones de la NSF para financiar sus segundos cinco años, con $ 3 millones programados para UW – Madison. Basado en la Universidad de California, San Diego, CAICE es una colaboración entre 12 universidades e institutos de todo el país.
"Para comprender el clima actual, necesitamos saber qué pasó antes de que estuviéramos aquí, "dice Timothy Bertram, director asociado de CAICE y profesor de química en UW – Madison. "Queremos saber qué partículas de aerosol, fundamental para la formación de nubes y el sistema climático, parecía en la época preindustrial ".
Sean Staudt, un estudiante de posgrado que trabaja con CAICE, ajusta el flujo de pentóxido de dinitrógeno a un espectrómetro de masas utilizado para estudiar las reacciones del gas atmosférico en las interfaces atmosféricas. Crédito:Tatum Lyles Flick
Para investigar las condiciones pasadas, Los científicos de CAICE construyeron un modelo de interfaz oceánica para recrear la composición química del rocío marino en el laboratorio. Esto permite a los investigadores alterar las condiciones y simular diferentes períodos de tiempo geológicos o factores ambientales. Cambiando las temperaturas del océano, un aumento de la acidez del océano, la contaminación y la proliferación de algas nocivas alteran la composición de esta zona de aerosoles y pueden afectar los patrones climáticos y la salud humana.
"Queremos comprender cómo funciona el proceso natural, Bertram dice. "También queremos entender cómo los humanos impactan los océanos y el papel que pueden tener en estas pequeñas partículas".
La nueva subvención de la NSF centrará el proyecto en tres partes principales:producción de partículas; reacciones químicas en la interfaz agua-aire; y cómo las partículas afectan la formación de nubes.
Los investigadores de UW – Madison se centran en las reacciones químicas entre las partículas de aerosol y los gases atmosféricos. Una clase de gases conocidos como compuestos de nitrógeno reactivo, Puede afectar en gran medida la concentración de oxidantes en la atmósfera. Estos oxidantes, como el ozono, son fundamentales para la precisión de los modelos químicos y climáticos.
"Al comprender el comportamiento de estas moléculas, equipamos y capacitamos a las personas que estudian otros procesos climáticos en profundidad para hacer mejores predicciones y modelos de la atmósfera, "dice Gord.
Joseph R. Gord, un investigador asociado postdoctoral en UW – Madison que trabaja con CAICE, examina el pentóxido de dinitrógeno congelado, un gas atmosférico. Lo utilizará para explorar las reacciones químicas que tienen lugar en la interfaz océano-aire. Crédito:Tatum Lyles Flick
Las concentraciones de compuestos nitrogenados reactivos en la atmósfera también afectan la cantidad de material particulado, cuales, junto con el ozono, puede afectar la salud humana. Tanto el ozono como las partículas son controladas por la Agencia de Protección Ambiental.
"Una enorme cantidad de moléculas contribuyen a la imagen general del clima, ", dice Gord." Estudiamos a algunos de los jugadores menos conocidos públicamente para comprender su comportamiento, de modo que las personas que observan el panorama completo tengan puntos de partida precisos para el trabajo que realizan ".
Los colaboradores de CAICE se basan en una recopilación de datos que aumenta rápidamente y en un interés y una experiencia compartidos en química y ciencia del clima.
"Nuestro centro se basa no solo en químicos de todo tipo, pero biólogos y oceanógrafos también, y nos conectamos directamente con la comunidad de modelos climáticos, "dice Gil Nathanson, profesor de química en UW – Madison e investigador principal en CAICE. "Es una empresa enorme que conduce a descubrimientos tanto fundamentales como tangibles".
