Las muestras de aire antiguas de uno de los sitios de núcleos de hielo más nevados de la Antártida pueden agregar una nueva molécula al registro de cambios en la atmósfera de la Tierra durante el último siglo y medio. desde que la Revolución Industrial comenzó a quemar combustibles fósiles a gran escala.

Si bien el dióxido de carbono y el metano son bien conocidos, investigadores de la Universidad de Washington y la Universidad de Rochester son parte de un equipo que trabaja para rastrear un gas mucho más raro, presente en menos de una en un billón de moléculas. Aunque raro, el detergente atmosférico conocido como hidroxilo puede limpiar la atmósfera y determinar el destino de una mayor cantidad de gases que afectan el clima de la Tierra.

Una campaña de campo antártico el invierno pasado liderada por los EE. UU. Y Australia ha extraído con éxito algunas de las muestras de aire más grandes que datan de la década de 1870 hasta la actualidad. Estas muestras son un primer paso para conocer los cambios en la concentración de hidroxilo durante los últimos 150 años. Los primeros resultados del trabajo de campo se compartieron esta semana en la reunión anual de otoño de la American Geophysical Union en San Francisco.

"Es probablemente la química atmosférica más extrema que se puede hacer a partir de muestras de núcleos de hielo, y la logística también fue extrema, "dijo Peter Neff, investigador postdoctoral con nombramientos duales en la UW y en la Universidad de Rochester.

Pero los meses que el equipo pasó acampando en el hielo del nevado Law Dome dieron sus frutos.

"Este es, que yo sepa, la muestra de aire más grande de la década de 1870 que alguien haya obtenido, ", Dijo Neff. Sus 10 semanas acampadas en el hielo incluyeron temperaturas de -20 grados Fahrenheit y varias tormentas de nieve, algunos de los cuales compartió desde la Antártida a través de Twitter.

El aire de los núcleos de hielo más profundos perforados en la Antártida y Groenlandia ha proporcionado un registro de dióxido de carbono y metano, dos gases de efecto invernadero, retrocediendo miles de años. Si bien el dióxido de carbono tiene una vida útil de décadas a siglos, un gas aún más potente, metano, tiene una vida útil de solo nueve o 10 años.

Identificar la vida útil exacta del metano, y cómo ha cambiado a lo largo de los años, depende de la concentración de hidroxilo. Ese número es importante para los modelos climáticos globales que se utilizan para estudiar el clima pasado y futuro.

Para rastrear la historia del hidroxilo, una molécula fugaz con una vida útil de menos de una millonésima de segundo, una campaña de campo a finales de 2018 y principios de 2019 perforó hielo para estudiar este gas muy reactivo mediante el examen de su compañero ligeramente más abundante, carbono con 14 neutrones unidos a un átomo de oxígeno, o "monóxido de carbono 14, "que es químicamente destruido por hidroxilo y por lo tanto rastrea las concentraciones de hidroxilo.

Los investigadores obtienen el gas de monóxido de carbono 14 de las burbujas en el hielo que se forman cuando se comprime la nieve.

"Lo especial del hielo de los glaciares es que siempre tiene estas burbujas de aire, ", Dijo Neff." Cualquier glaciar del mundo tendrá esa textura burbujeante, porque empezó como una pila de copos de nieve de seis dedos, y entre esos dedos hay aire ".

Una o varias décadas después de tocar el suelo, las burbujas quedan completamente aisladas de su entorno debido a la compresión bajo las capas de nieve. La gran acumulación de nieve en Law Dome significa muchas burbujas de aire por año, y proporciona un escudo lo suficientemente grueso para proteger el monóxido de carbono 14 de la radiación solar.

El equipo internacional extrajo alrededor de dos docenas de secciones de hielo de 3 pies de largo por día, luego coloque los tubos de hielo en una cueva de nieve para protegerlos de los rayos cósmicos que son más fuertes cerca de los polos. Esos rayos pueden atacar otras moléculas y distorsionar el registro histórico.

"Una vez que las muestras están en la superficie, son papas calientes, "Dijo Neff.

Al día siguiente de extraer un núcleo, el equipo limpiaría el hielo y lo colocaría en un dispositivo diseñado por Neff y su supervisor postdoctoral de la Universidad de Rochester, Vasilii Petrenko:una cámara de vacío de 335 litros en un baño tibio para derretir el hielo y procesar las muestras en su origen, para evitar la contaminación y recoger las muestras de aire más grandes.

"Un solo tamaño de muestra era de unos 400 o 500 kilogramos de hielo, aproximadamente del mismo peso que un piano de cola, para obtener suficiente de esa molécula de monóxido de carbono-14, ", Dijo Neff." En el campamento convertimos 500 kilos de hielo en una lata de aire de 50 litros ".

El equipo recuperó 20 botes de aire en forma de barril de varios períodos de tiempo.

El análisis de los próximos meses tendrá como objetivo producir una curva de concentración de monóxido e hidroxilo de carbono 14 a lo largo de las décadas. similar a las ahora famosas curvas de dióxido de carbono y metano. Las curvas muestran cómo han cambiado las concentraciones de gas en la atmósfera desde la era industrial.

A lo largo del esfuerzo, Neff también ha explorado combinaciones más alegres de hielo y aire. Durante un viaje a principios de 2016 para prepararse para este esfuerzo, Neff hizo un experimento no oficial que se volvió viral en las redes sociales cuando lo publicó en febrero de 2018. El video captura el sonido que hace un trozo de hielo cuando se deja caer por el túnel creado por un taladro de extracción de hielo.

Compartió más fotos y videos durante la expedición de este invierno pasado a la Antártida, a veces, a las pocas horas de regresar de un campamento remoto a una estación de investigación conectada a Internet.

"Es genial poder compartir algo sobre la Antártida, de la Antártida, ", Dijo Neff." Es una forma en que nosotros, como geocientíficos, podemos compartir con la gente el trabajo que ayudan a respaldar ".