El Océano Austral es una vasta franja de agua abierta que rodea todo el planeta entre la Antártida y las masas de tierra del hemisferio sur. Es el lugar más nublado de la Tierra, y la cantidad de luz solar que se refleja o pasa a través de esas nubes juega un papel sorprendentemente importante en el clima global. Afecta los patrones climáticos, corrientes oceánicas, Cubierta de hielo marino antártico, temperatura de la superficie del mar e incluso precipitaciones en los trópicos.

Pero debido a lo remoto que es el Océano Austral, Ha habido muy pocos estudios reales de las nubes allí. Debido a esta falta de datos, Los modelos informáticos que simulan los climas presentes y futuros predicen en exceso la cantidad de luz solar que llega a la superficie del océano en comparación con lo que observan los satélites. La principal razón de esta inexactitud se debe a cómo los modelos simulan nubes, pero nadie sabía exactamente por qué estaban apagadas las nubes. Para que los modelos funcionen correctamente, los investigadores necesitaban comprender cómo se formaban las nubes.

Para descubrir qué está sucediendo realmente en las nubes sobre el Océano Austral, un pequeño ejército de científicos atmosféricos, incluyéndonos a nosotros, Fui a averiguar cómo y cuándo se forman las nubes en esta remota parte del mundo. Lo que encontramos fue sorprendente, a diferencia de los océanos del hemisferio norte, el aire que tomamos muestras sobre el Océano Austral casi no contenía partículas de tierra. Esto significa que las nubes pueden ser diferentes a las de otros océanos, y podemos utilizar este conocimiento para ayudar a mejorar los modelos climáticos.

Nubes de hielo y nubes líquidas

Las nubes están formadas por pequeñas gotas de agua o cristales de hielo, oa menudo una mezcla de los dos. Estos se forman en pequeñas partículas en el aire. El tipo de partícula juega un papel importante en la determinación de si se forma una gota de líquido o un cristal de hielo. Estas partículas pueden ser naturales, como el rocío del mar, polen, polvo o incluso bacterias, o de fuentes humanas como automóviles, estufas plantas de energía y así sucesivamente.

Para el ojo inexperto, una nube de hielo y una nube líquida se ven muy parecidas, pero tienen propiedades muy diferentes. Las nubes de hielo reflejan menos luz solar, precipitan más y no duran tanto como las nubes líquidas. Es importante para el clima (y para los modelos climáticos) qué tipo de nubes hay alrededor.

Los modelos climáticos tienden a predecir demasiadas nubes de hielo sobre el Océano Austral y no suficientes nubes líquidas en comparación con las lecturas de los satélites. Pero las mediciones satelitales alrededor de los polos son difíciles de realizar y menos precisas que en otras regiones. así que queríamos recopilar evidencia directa de cuántas nubes líquidas están realmente presentes y determinar por qué había más de las predichas por los modelos.

Este era el misterio:¿Por qué hay más nubes líquidas de las que los modelos creen? Para solucionarlo necesitábamos saber qué tipo de partículas están flotando en la atmósfera alrededor de la Antártida.

Antes de que bajáramos allí teníamos algunas pistas.

Estudios de modelos anteriores han sugerido que las partículas formadoras de hielo que se encuentran sobre el Océano Austral pueden ser muy diferentes de las que se encuentran en el Hemisferio Norte. El polvo es una gran sembradora de nubes de hielo, pero debido a la falta de fuentes terrestres polvorientas en el hemisferio sur, algunos científicos han planteado la hipótesis de que otros tipos de partículas podrían estar impulsando la formación de nubes de hielo sobre el Océano Austral.

Dado que la mayoría de los modelos se basan en datos del hemisferio norte, si las partículas en la atmósfera fueran de alguna manera diferentes en el hemisferio sur, eso podría explicar los errores.

Mapas bacterianos

Es difícil medir directamente la composición de las partículas sobre el Océano Austral, simplemente no hay muchas partículas alrededor. Entonces, para ayudarnos a rastrear lo que hay dentro de las nubes, utilizamos un enfoque indirecto:las bacterias en el aire.

La atmósfera está llena de microorganismos que son transportados de cientos a miles de kilómetros en las corrientes de aire antes de regresar a la Tierra. Estas bacterias son como placas de matrícula transportadas por el aire, son únicos y le dicen de dónde vino el automóvil o el aire. Dado que los científicos saben dónde vive la mayoría de las bacterias, es posible observar los microbios en una muestra de aire y determinar de dónde vino ese aire. Y una vez que sepas eso, también puede predecir de dónde provienen las partículas en el aire, el mismo lugar donde suelen vivir las bacterias.

Para tomar muestras de bacterias transportadas por el aire en esta remota región oceánica, uno de nosotros se dirigió al Investigador R / V de la Instalación Nacional Marina de Australia para una expedición de seis semanas. El clima era ingobernable y las olas a menudo estaban cubiertas de blanco, pero de uno a dos días a la vez, Aspiramos aire de la proa del barco a través de un filtro que atrapaba las partículas y las bacterias en el aire. Luego congelamos los filtros para mantener intacto el ADN bacteriano.

Bacterias oceánicas solas

En la mayoría de las regiones oceánicas del mundo, especialmente en el hemisferio norte donde hay mucha tierra, el aire contiene partículas tanto marinas como terrestres. Eso es lo que esperábamos encontrar en el sur.

Con los filtros congelados de regreso a salvo en nuestro laboratorio en Colorado, extrajimos el ADN de las bacterias y lo secuenciamos para determinar qué especies habíamos capturado. Para nuestra sorpresa, las bacterias eran esencialmente todas las especies marinas que viven en el Océano Austral. Casi no encontramos bacterias terrestres.

Si las bacterias fueran del océano, luego también lo fueron las partículas formadoras de nubes. Esta fue la respuesta que buscábamos.

Las partículas nucleantes de hielo son muy raras en el agua de mar y las partículas marinas son muy buenas para formar nubes líquidas. Con partículas principalmente marinas en el aire, esperaríamos que las nubes estén compuestas principalmente de gotas de líquido, que es lo que observamos. Dado que la mayoría de los modelos tratan las nubes en esta región de la misma manera que lo hacen con las nubes en el hemisferio norte, que es más polvoriento, no es de extrañar que los modelos estuvieran apagados.

Avanzando

Ahora que sabemos que las nubes veraniegas del Océano Austral se están formando a partir de partículas puramente marinas, tenemos que averiguar si ocurre lo mismo en otras estaciones y en altitudes más elevadas. El proyecto más grande, que involucró aviones y barcos, ha dado a los científicos atmosféricos una idea mucho mejor de las nubes tanto cerca de la superficie del océano como en lo alto de la atmósfera. Los modeladores climáticos entre nosotros ya están incorporando estos nuevos datos en sus modelos y esperamos tener resultados para compartir pronto.

Descubrir que las partículas en el aire sobre el Océano Austral provienen principalmente del océano es un hallazgo notable. No solo mejora los modelos climáticos globales, también significa que confirmamos que el Océano Austral es una de las regiones ecológicamente más vírgenes de la Tierra, un lugar que probablemente ha cambiado muy poco debido a las actividades humanas. Esperamos que nuestro trabajo mejore los modelos climáticos, pero también ha proporcionado a los investigadores una línea de base sobre cómo se ve un entorno marino verdaderamente prístino.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.