Descubren un mecanismo rápido para formar partículas atmosféricas

Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, en Estados Unidos, junto con un equipo internacional de científicos, han descubierto un mecanismo que permite que las partículas atmosféricas se formen muy rápidamente bajo ciertas condiciones. Este hallazgo podría ayudar a luchar contra el cambio climático y reducir la contaminación por partículas en las ciudades.

«Las únicas incertidumbres reales en nuestra comprensión del clima en la atmósfera tienen que ver con partículas finas y nubes, cómo han cambiado con el tiempo y cómo responderán al cambio climático», explica Neil Donahue, profesor de Química de la Universidad Thomas Lord y profesor en los departamentos de Ingeniería Química e Ingeniería y Políticas Públicas.

El número de partículas en la atmósfera en un momento dado puede tener efectos importantes a nivel local y global, lo que incluye contribuir a la contaminación no saludable en las ciudades e influir en el clima de la Tierra. Sin embargo, las partículas deben alcanzar un cierto tamaño, alrededor de 100 nanómetros de diámetro, para contribuir a esos efectos, señaló Donahue.

Si las partículas no alcanzan ese tamaño, se incorporan rápidamente a otras partículas más grandes. Esto significa que uno esperaría que se crearan pocas partículas nuevas en entornos urbanos contaminados donde el aire ya está lleno de partículas más grandes que podrían engullir partículas pequeñas y nuevas. Sin embargo, la formación de nuevas partículas es relativamente común en esos entornos, como se ve claramente cuando la bruma se reforma rápidamente después de la lluvia en ciudades de todo el mundo.

Donahue cree que la respuesta a ese misterio puede estar en esta nueva investigación. «Encontramos una nueva forma de que las pequeñas partículas nucleadas en la atmósfera crezcan rápidamente y se vuelvan lo suficientemente grandes para afectar el clima y la salud», asegura en la investigación que se publica en la revista ‘Nature’.

Cámara especial en el CERN

El grupo de laboratorio de Donahue ha sido parte del experimento CLOUD, una colaboración internacional de científicos que utilizan una cámara especial en el CERN en Suiza para estudiar cómo los rayos cósmicos afectan la formación de partículas y nubes en la atmósfera. La cámara permite a los investigadores mezclar con precisión compuestos vaporosos y observar cómo se forman y crecen partículas a partir de ellos.

En este estudio, diseñado por el candidato al doctorado de Química Carnegie Mellon, Mingyi Wang, el equipo de CLOUD condensó el ácido nítrico y los vapores de amoníaco en un amplio rango de temperaturas y descubrió que las nuevas partículas resultantes pueden crecer de 10 a 100 veces más rápido de lo observado anteriormente, lo que les permite alcanzan tamaños lo suficientemente grandes como para evitar ser consumidos por otras partículas.

Anteriormente se sabía que el compuesto formado a partir de esos dos vapores, el nitrato de amonio (un fertilizante común), contribuía a la contaminación atmosférica dentro de partículas más grandes, pero no se conocía su papel para ayudar al crecimiento de partículas pequeñas.

«Esto puede ayudar a explicar cómo crecen las partículas nucleadas en condiciones urbanas contaminadas en las megaciudades, lo que ha sido un gran rompecabezas, así como también cómo se forman en las partes superiores de la atmósfera, donde pueden tener un fuerte efecto climático», explica Donahue. El equipo ahora está trabajando para estudiar cómo se desarrolla este mecanismo en la atmósfera superior de la Tierra.

Para Wang, quien fue colíder del estudio, esta investigación tiene sus raíces en su gran deseo de comprender la contaminación del aire. Después de un proyecto de investigación de pregrado donde pudo tomar muestras y analizar PM2.5, Wang decidió continuar en este campo de investigación para explorar mejor cómo estas pequeñas partículas pueden tener un gran impacto en el planeta y cómo se podría remediar ese impacto.

«Me di cuenta de que esas partículas atmosféricas nunca han sido un simple problema de calidad del aire que solo Asia debe enfrentar –señala–. Más bien, son un desafío global debido a sus efectos sobre la salud y el clima».