El 16 de septiembre 1987, políticos y científicos de todo el mundo reunidos en la sede de la Organización de Aviación Civil Internacional en Montreal, preparándose para actuar sobre el tema más urgente del día:el agotamiento de la capa protectora de ozono de la Tierra.

Dos años antes, Los investigadores del British Antarctic Survey habían asombrado al mundo con el primer artículo que demostraba que los niveles de ozono atmosférico sobre la Antártida estaban cayendo a un ritmo asombroso durante la primavera del hemisferio sur. Poco después del periódico británico, La NASA mostró imágenes de su espectrómetro de mapeo de ozono total (TOMS) que no solo confirmaron la caída de los niveles de ozono, pero también mostró que la extensión era más amplia de lo que nadie se imaginaba. La capa de ozono, "como se denominó a la región severamente empobrecida, era del tamaño de todo el continente antártico.

Algunos científicos habían advertido desde la década de 1970 que los productos químicos llamados clorofluorocarbonos (CFC) representaban una amenaza para la capa de ozono. pero nadie sabía con certeza qué estaba causando el desarrollo del agujero de ozono. El descubrimiento dio urgencia a la discusión:¿Cómo podría el mundo reparar la capa de ozono antes de que fuera demasiado tarde?

El ozono, una sustancia química compuesta por tres átomos de oxígeno, se encuentra principalmente en una capa a unas 8-30 millas sobre la superficie de la Tierra. en la estratosfera. Absorbe la radiación ultravioleta (UV) dañina del sol, protegiendo las plantas, animales y humanos de daños que van desde la muerte de los cultivos hasta el cáncer de piel.

"Si no hubiera capa de ozono, el Sol esterilizaría la superficie de la Tierra, "dijo Paul Newman, científico jefe de Ciencias de la Tierra en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

El 16 de septiembre 1987, Newman era un joven científico atmosférico en Goddard, analizar datos provenientes de la Expedición Antártica de Ozono Aerotransportado (AAOE), donde otro científico de la NASA, Susan Strahan, estaba con sus colegas mirando un tablón de anuncios en Punta Arenas, Chile. Strahan analizó los datos de la química atmosférica del elegante, avión ER-2 de alas largas que volaba hacia el vórtice polar antártico para medir el ozono y los productos químicos que podrían reaccionar con él.

Los datos de ese día producirían el famoso "complot de la pistola humeante":los datos que muestran que a medida que aumentaba una sustancia química llamada monóxido de cloro en la estratosfera antártica, el ozono disminuyó. Se sabía que el monóxido de cloro estaba presente en la atmósfera, pero anteriormente se habían observado solo en concentraciones más bajas que las medidas por el equipo de la AAOE; estos niveles provienen de un conjunto complejo de reacciones químicas que ocurren en la Antártida luego de la descomposición de los CFC por la radiación ultravioleta en la estratosfera. Los datos refutaron otras teorías y dieron a los científicos evidencia de que los CFC estaban causando el agujero de ozono.

Los datos de Strahan y sus colegas no se publicarían hasta más tarde, pero al final de ese día en 1987, veintisiete países acordaron el Protocolo de Montreal sobre sustancias que agotan la capa de ozono:"Quizás el acuerdo internacional más exitoso hasta la fecha, ", dijo el exsecretario general de las Naciones Unidas, Kofi Annan, en 2003. El Protocolo de Montreal creó un calendario para controlar la producción y el consumo de CFC. Durante los próximos años, la ciencia del agotamiento del ozono estaba más firmemente establecida, los fabricantes introdujeron productos químicos de reemplazo que eran más seguros para el medio ambiente, y el Protocolo de Montreal se fortaleció varias veces para detener la producción y el uso a gran escala de CFC y moléculas relacionadas.

Había comenzado el largo viaje hacia la recuperación.

Hoy dia, Newman y Strahan son líderes en ciencia atmosférica y ambos se sientan en NASA Goddard:Newman como científico jefe de Ciencias de la Tierra y copresidente del Panel de Evaluación Científica (SAP) del Protocolo de Montreal, Strahan como científico principal de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades. Y hoy, ambos vigilan la atmósfera de la Tierra, Continuar con los esfuerzos de investigación y monitoreo de larga duración de la NASA sobre el ozono estratosférico (que se remonta a la década de 1970) en el futuro.

CFC:peligro a grandes alturas

Los CFC no siempre fueron los malos en esta historia. Inventado para su uso como refrigerante en la década de 1920, Los CFC representaron un avance tecnológico:eran versátiles, pero mas importante, no eran ni tóxicos ni inflamables. Los productos químicos de refrigeración más antiguos eran letales si se filtraban; Los CFC no dañaron la salud humana ni reaccionaron con otras sustancias químicas en la atmósfera inferior.

El problema es que mientras los CFC son inertes en la superficie, la historia cambia en la estratosfera.

"Los CFC se emiten en la superficie. Hacemos una nevera, y el compuesto se filtra, ", dijo Strahan." Las emisiones comienzan en la troposfera (la capa atmosférica más cercana a la superficie de la Tierra) y se abren camino hasta la estratosfera ".

Una vez que los CFC se difunden por encima de la protección de la capa de ozono, La radiación ultravioleta los rompe, liberando átomos de cloro altamente reactivos. En primer lugar, estos reaccionan con otras sustancias químicas para crear ácido clorhídrico y nitrato de cloro, llamados "gases de depósito, "Strahan dijo, porque normalmente almacenan cloro en moléculas estables.

Pero las regiones polares soportan reacciones químicas que no podrían ocurrir en ningún otro lugar de la Tierra. El intenso frío de los inviernos polares permite la formación de delgadas nubes, a pesar de la baja humedad atmosférica. Y los vientos de vórtice polar rodean la región antártica, atrapando los productos químicos dentro de su límite. El ácido clorhídrico y el nitrato de cloro reaccionan en las superficies de estas partículas finas de la nube para liberar el cloro reactivo una vez más. y cuando vuelva el sol en primavera, la radiación ultravioleta inicia las reacciones catalíticas cloro-ozono que destruyen la capa de ozono. Un átomo de cloro puede destruir miles de moléculas de ozono, y con millones de toneladas de CFC bombeados a la atmósfera desde la década de 1920 hasta principios de la de 1990, la región polar antártica sufrió la peor parte de los daños.

"Si no hubiéramos hecho nada, si no se hubiera firmado el Protocolo de Montreal, para este momento las cosas habrían sido bastante desastrosas, "dijo Newman." Los niveles de ozono estarían muy abajo; Los niveles de radiación ultravioleta estarían muy altos. Debido al aumento de la radiación ultravioleta en la superficie, hubiéramos tenido pérdidas globales de cultivos, la gente se quemaría más rápidamente y el cáncer de piel aumentaría. Los precios de los alimentos se dispararían; la gente pobre del mundo habría sufrido mucho ".

Primeros pasos para la recuperación

Hoy dia, 33 años después, el agujero de ozono está mostrando sus primeros signos de recuperación. Strahan y su colega Anne Douglass publicaron uno de los primeros estudios en 2018 que confirman que los niveles de cloro atmosférico están cayendo al mismo ritmo que la reducción del agotamiento del ozono en la Antártida, una prueba de que el Protocolo de Montreal está funcionando.

Estos primeros signos esperanzadores representan una historia de éxito mundial:los encargados de formular políticas, Científicos y empresas de todo el mundo unieron sus fuerzas para encontrar una solución a un problema urgente. Gran parte de los datos que permitieron tomar estas decisiones provinieron de científicos e instrumentos de la NASA. Monitoreo continuo desde tierra y desde el espacio del ozono y otros gases traza, por la NASA y otras instituciones, ayudará a informar el desarrollo de políticas ambientales diseñadas para garantizar que los niveles continúen con una tendencia positiva incluso en medio de otros cambios, como el calentamiento del clima de la Tierra.

"Si no sabe cuánto ozono hay, no sabes si está mejorando o empeorando, "dijo Strahan." Si cambia, ¿Fue variabilidad natural o fue causada por humanos? Tener un registro de datos extenso del ozono y otros gases directamente relacionados con su química es realmente importante ".

Hoy dia, La NASA monitorea el ozono desde el espacio utilizando el Microwave Limb Sounder (MLS) y el Instrumento de Monitoreo de Ozono a bordo de su nave espacial Aura, y el MLS también mide los gases traza que contienen cloro. El estudio de 2018 de Strahan y Douglass utilizó mediciones MLS de ácido clorhídrico, una forma que toma el cloro después de destruir el ozono, para calcular el cloro inorgánico estratosférico total sobre la Antártida. Los compuestos de cloro inorgánico como el ácido clorhídrico no tienen moléculas de carbono, lo que permite a los investigadores diferenciar entre ellos y el cloro aún contenido en los CFC.

Adicionalmente, el Experimento de gas y aerosoles estratosféricos III mide el ozono y los gases traza desde su punto de vista a bordo de la Estación Espacial Internacional, y el Ozone Mapping Profiler Suite de NASA-NOAA a bordo del satélite Suomi-NPP mide tanto el ozono de la columna total como los perfiles de ozono. Estos instrumentos tenían precursores en satélites anteriores de la NASA, y ellos, junto con el espacio, Las mediciones aéreas y terrestres de organizaciones asociadas como la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica y socios globales ayudarán a los científicos a realizar un seguimiento de la recuperación del agujero de ozono.

"Cuando se trata de una señal clara de que el agujero de ozono está desapareciendo, aún podrían pasar un par de décadas antes de que podamos mirar hacia arriba y decir que es más pequeño cada año que a principios de la década de 2000, ", Dijo Strahan." La mayoría de los años desde entonces, ha sido un poco más pequeño, pero de vez en cuando volveremos a tener un año realmente frío y un gran agujero. Vamos a tener ese tipo de variabilidad en el futuro, pero una vez que lleguemos al 2040 más o menos, habrá tanto menos cloro que los agujeros serán más pequeños incluso en años fríos. Será un largo camino lleno de baches, pero vamos en la dirección correcta. Solo tenemos que ser pacientes y mantener el buen trabajo ".