Il fresco, L'inconfondibile profumo di una pineta nasce da un miscuglio di sostanze chimiche prodotte dai suoi alberi. I ricercatori hanno ora, per la prima volta, determinato con precisione la struttura chimica di uno di questi composti nella sua fase gassosa, una molecola chiamata alfa-pinene, anch'esso prodotto dalle foreste tropicali. La nuova analisi può aiutare gli scienziati a rilevare e comprendere meglio come l'alfa-pinene, e potenzialmente altre molecole simili, reagiscono con altri gas nell'atmosfera, un processo che produce inquinanti e particelle chiamate aerosol che influiscono sulla salute e sul clima.

"Quello che senti nella foresta sono molecole organiche volatili biogeniche emesse nell'atmosfera, " disse Thérèse Huet, un fisico all'Università di Lille in Francia. Lei e i suoi colleghi descrivono la loro analisi questa settimana in Il Giornale di Fisica Chimica . Determinando la struttura di queste molecole, lei disse, "sta aprendo la strada al rilevamento spettroscopico futuro e alla modellazione della chimica atmosferica".

Tra le molecole organiche volatili biogene c'è una classe di composti chiamati monoterpeni, che reagiscono con l'ozono, radicali idrossilici, ossido d'azoto, e altri gas nell'atmosfera. Queste reazioni creano inquinanti e aerosol, quale, Per esempio, può seminare la condensa di più nuvole e aiutare a raffreddare il clima. Il principale monoterpene è l'alfa-pinene, di cui le foreste rilasciano circa 50 trilioni di grammi ogni anno nello strato più basso dell'atmosfera, la troposfera.

Per prevedere con precisione come reagisce l'alfa-pinene nella troposfera, e quindi come influenza il clima e la qualità dell'aria, i ricercatori hanno bisogno di una comprensione dettagliata della sua struttura molecolare. L'alfa-pinene nella sua fase solida ha una struttura bicilica oa due anelli già determinata. Nella troposfera, però, l'alfa-pinene è un gas e si trova che ha notevoli cambiamenti nella struttura dovuti alle forze esercitate dalla struttura cristallina.

Poiché l'alfa-pinene esiste nella fase gassosa solo a basse concentrazioni, che richiedono tecniche sperimentali altamente sensibili, nessuno aveva precedentemente identificato la sua struttura in fase gassosa. "Fino ad ora, la determinazione della struttura di molecole complesse come i monoterpeni era possibile solo nella fase condensata, "ha detto Huet.

Il laboratorio di Huet ha sviluppato metodi abbastanza sensibili da determinare la struttura dei gas monoterpenici.

I ricercatori hanno identificato parametri quantistici chiamati costanti di rotazione che descrivono al meglio i dati senza ipotesi strutturali. Hanno ripetuto questa analisi per tutte le versioni isotopiche naturali di alfa-pinene, in cui gli isotopi di carbonio-13 sostituiscono diversi isotopi di carbonio-12 nella molecola. Questo insieme di costanti rotazionali descrive la struttura completa del gas alfa-pinene.

La loro tecnica, Huet ha detto, può essere utilizzato anche per altri monoterpeni. Ora che i ricercatori hanno la struttura dell'alfa-pinene, sono in grado di modellare meglio i primi passi della formazione dell'aerosol naturale nell'atmosfera.