El ochenta y cinco por ciento del aire de la Tierra reside en la capa más baja de su atmósfera, o troposfera. Sin embargo, siguen existiendo grandes lagunas en nuestra comprensión de la química atmosférica que impulsa los cambios en la composición de la troposfera.
Una laguna de conocimiento especialmente importante es la formación y prevalencia de aerosoles orgánicos secundarios (SOA), que afectan el equilibrio de radiación del planeta, la calidad del aire y la salud humana. Pero esa brecha se está cerrando, gracias a los descubrimientos innovadores de un equipo internacional de investigadores dirigido por el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), los Laboratorios Nacionales Sandia y el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.
Los científicos detallan sus hallazgos en un nuevo artículo publicado en Nature Geosciences. .
El equipo se centró en una clase de compuestos conocidos como intermedios de Criegee (CI). Los investigadores sospechan que los CI desempeñan un papel fundamental en la formación de SOA cuando se combinan mediante un proceso llamado oligomerización. Pero nadie había identificado directamente las firmas químicas de este proceso en el campo, hasta ahora.
Utilizando los métodos más avanzados disponibles para detectar moléculas en fase gaseosa y aerosoles en la atmósfera, el equipo tomó medidas de campo en la selva amazónica, una de las áreas SOA más importantes de la Tierra. Allí, encontraron evidencia clara consistente con reacciones de un compuesto intermedio de Criegee que contiene carbono, hidrógeno y oxígeno (CH2 OO).
"Este descubrimiento es extremadamente significativo porque pudimos establecer conexiones directas entre lo que realmente vimos en el campo, lo que anticipamos que sucedería con la oligomerización de los CI y lo que pudimos caracterizar en el laboratorio y determinar teóricamente", explicó Rebecca L. Caravan, químico asistente en Argonne y primer autor del artículo.
Estas observaciones de campo constituyen solo un componente de la ciencia innovadora posible gracias a la colaboración entre los laboratorios.
"Además de las mediciones de campo, pudimos emplear los métodos experimentales más avanzados del mundo para caracterizar directamente las reacciones intermedias de Criegee. Usamos la cinética teórica más avanzada para predecir reacciones que no podemos medir directamente. Y aprovechamos la "El modelado químico global más avanzado para evaluar los efectos que esperaríamos que tuviera la oligomerización en la troposfera en función de esa cinética", dijo Craig A. Taatjes, químico de combustión de Sandia.
Esta combinación de componentes produjo algunos hallazgos de importancia crítica.
"En primer lugar, descubrimos que la química de la CI puede desempeñar un papel más importante en la alteración de la composición de la troposfera de lo que los modelos atmosféricos actuales representan, probablemente en un orden de magnitud", dijo Carl Percival, investigador del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. "En segundo lugar, el modelado actualizado que realizamos en base a nuestro trabajo produjo sólo una fracción de las firmas de oligomerización que observamos en el campo".
Esto podría significar que la química de la CI podría estar impulsando aún más transformaciones dentro de la troposfera, o que están en funcionamiento otros mecanismos químicos aún no identificados.
"Todavía tenemos mucho trabajo por hacer para definir completamente el papel de las reacciones de CI en la troposfera", concluyó Caravan. "Pero estos hallazgos amplían significativamente nuestra comprensión de una vía potencialmente importante para la formación de SOA en la capa más importante de la atmósfera terrestre".
Más información: R. L. Caravan et al, Evidencia observacional de reacciones de oligomerización intermedia de Criegee relevantes para la formación de aerosoles en la troposfera, Nature Geoscience (2024). DOI:10.1038/s41561-023-01361-6
Información de la revista: Geociencias de la naturaleza
Proporcionado por el Laboratorio Nacional Argonne
