Invisibili nell'aria intorno a noi ci sono minuscole molecole che guidano il cocktail chimico della nostra atmosfera. Come piante, animali, vulcani, incendi e attività umane emettono particelle nell'atmosfera, alcune di queste molecole agiscono come squadre di pulizia che rimuovono quell'inquinamento.

Le principali molecole responsabili della demolizione di tutte queste emissioni sono chiamate ossidanti. Le molecole contenenti ossigeno, principalmente detergenti a base di ozono e idrogeno, reagire con inquinanti e gas serra reattivi, come il metano.

Uno studio dell'Università di Washington pubblicato il 18 maggio sulla rivista Natura rileva che durante i grandi sbalzi climatici, gli ossidanti si spostano in una direzione diversa da quella che i ricercatori si aspettavano, il che significa che devono ripensare a cosa controlla queste sostanze chimiche nella nostra aria.

"Gli ossidanti sono molto reattivi, e reagiscono con inquinanti e gas serra e ripuliscono l'atmosfera, " ha detto l'autore corrispondente Becky Alexander, un professore associato di scienze atmosferiche UW. "Volevamo vedere come la capacità dell'atmosfera di autopulirsi potrebbe cambiare con il clima".

Primo autore Lei Geng, un ex ricercatore post-dottorato UW ora presso l'Università di Grenoble Alpes, fette analizzate da una carota di ghiaccio della Groenlandia nel laboratorio di chimica degli isotopi dell'UW. il 100, Il nucleo di 000 anni inizia in un periodo relativamente caldo, copre un'intera era glaciale e termina ai giorni nostri, con diversi sbalzi di temperatura più brevi lungo il percorso. I ricercatori hanno utilizzato un nuovo metodo per ottenere una lettura per la prima volta sui cambiamenti negli ossidanti atmosferici, sostanze chimiche volatili che non sono direttamente conservate nelle carote di ghiaccio.

I ricercatori hanno somministrato acqua di fusione ai batteri che hanno bevuto il liquido e poi hanno espulso un gas che può essere misurato da macchine che tracciano la composizione isotopica del gas. Guardando il peso degli atomi di ossigeno dall'acqua di fusione, il team ha potuto vedere quanti erano venuti dai due principali ossidanti:ozono, che varia nel tempo nell'atmosfera, rispetto alle molecole di detersivo, che dovrebbero rimanere abbastanza costanti.

"Abbiamo scoperto che il segno del cambiamento era l'esatto contrario di quello che ci aspettavamo, " ha detto Alexander. "E questo indica che quelli che pensavamo fossero i principali fattori per l'abbondanza di ossidanti non erano in realtà i controlli principali, e abbiamo dovuto trovare altri meccanismi".

Gli scienziati dell'atmosfera avevano creduto che i livelli di ozono aumentassero all'aumentare della temperatura. L'ozono è prodotto con vapore acqueo ed emissioni di piante, batteri del suolo e altri esseri viventi. Tutti questi aumentano man mano che la temperatura si riscalda. Quindi gli autori si aspettavano di trovare più ozono nei climi più caldi.

Anziché, la proporzione di ozono è effettivamente aumentata nei climi più freddi. Quando le variazioni di temperatura erano piccole, l'ozono aumentava con la temperatura, ma per grandi sbalzi di temperatura quel rapporto si capovolse, con più ozono nei periodi freddi.

Un'ipotesi proposta dagli autori è un cambiamento nella circolazione tra la troposfera, l'aria sopra le nostre teste, e la stratosfera, lo strato più elevato vicino a dove volano la maggior parte degli aeroplani. L'aria circola tra questi due, risalendo ai tropici e ridiscendendo ai poli. La stratosfera contiene più ozono che si forma in gran parte a quelle altitudini nei tropici, quindi se la circolazione accelera, quindi più ozono dalla stratosfera verrebbe trasportato in superficie.

"Ci sono prove, forti prove, che mostrano che la circolazione Brewer-Dobson è diventata più forte durante l'ultimo massimo glaciale, " ha detto il co-autore Qiang Fu, un professore di scienze atmosferiche UW. "Ciò significa che c'era meno ozono stratosferico ai tropici ma più alle alte latitudini, e poi più ozono che scende dalla stratosfera alla troposfera."

Questa è una spiegazione del perché l'ozono salga in superficie durante i climi freddi. Questo spostamento nella circolazione causerebbe anche che più radiazioni ultraviolette colpiscano i tropici, e UV e vapore acqueo sono i principali driver per la formazione dell'altro gruppo principale di ossidanti, i detersivi. I tropici dell'era glaciale potrebbero quindi diventare una ricca fonte di detersivi, che abbattono l'inquinamento e i gas serra come il metano.

"Tradizionalmente, i record di metano delle carote di ghiaccio sono stati interpretati esclusivamente come un cambiamento nella fonte, " ha detto Alexander. "Ma i modelli terra-superficie non sono stati in grado di simulare l'intera scala del cambiamento di metano visto nelle carote di ghiaccio. Ciò suggerisce che forse la durata del metano è cambiata, e l'unico modo per farlo è cambiare la quantità di detersivo nell'atmosfera".

Una seconda possibile spiegazione per lo sconcertante trend dell'ozono, ricercatori hanno detto, è un gruppo di ossidanti meno compreso:gli alogeni. Queste molecole sono poco studiate, e non è completamente noto come influenzano il clima, ma i ricercatori sospettano che potrebbero reagire per influenzare i livelli di altri ossidanti.

"La più grande fonte di alogeni proviene dal sale marino, e sappiamo dalle carote di ghiaccio che il sale marino è molto più alto nei climi più freddi, " ha detto Alexander. "Il ghiaccio marino cambia anche con il clima, Certo."

Gli autori sospettano che entrambi i meccanismi, la circolazione di alto livello e le reazioni chimiche con gli alogeni, potrebbero influenzare gli ossidanti durante i grandi sbalzi di temperatura della Terra.

"I cambiamenti che abbiamo misurato nei livelli di ozono sembrano essere piuttosto grandi se si considera un solo meccanismo alla volta, suggerendo che potrebbero agire simultaneamente, e non necessariamente indipendenti l'uno dall'altro, " ha detto Alessandro.