Tommaso Sobyra, uno studente laureato con il gruppo Nathanson che lavora con CAICE, spiega come il pentossido di diazoto entra nella camera a vuoto dove reagisce con uno spruzzo d'acqua un terzo della larghezza di un capello umano. Credito:Tatum Lyles Flick
Nascosti nella nebbia salina delle onde che si infrangono sulla spiaggia ci sono indizi per il futuro del nostro pianeta.
I chimici dell'Università del Wisconsin-Madison si stanno rivolgendo al punto in cui l'oceano incontra il cielo per studiare come il nostro passato, i climi presenti e futuri sono interessati da un complesso aerosol costituito da acqua di mare, aria e frammenti di materia organica dagli organismi che chiamano casa l'oceano.
I ricercatori sono membri del Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment, o CAICE, una collaborazione finanziata dalla National Science Foundation dedicata a svelare l'impatto di queste particelle di aerosol sulla qualità dell'aria e sul clima.
Poiché gli oceani coprono il 70% del pianeta, è un compito arduo.
"C'è molta acqua, molto oceano, e molto vento, "dice Joseph R. Gord, un associato di ricerca post-dottorato presso UW-Madison, che collabora con CAICE.
Il CAICE ha recentemente ricevuto 20 milioni di dollari dalla NSF per finanziare i suoi secondi cinque anni, con $ 3 milioni previsti per UW-Madison. Con sede presso l'Università della California, San Diego, CAICE è una collaborazione tra 12 università e istituti in tutto il paese.
"Per capire il clima attuale, dobbiamo sapere cosa è successo prima che fossimo qui, "dice Timothy Bertram, direttore associato del CAICE e professore di chimica all'UW-Madison. "Vogliamo sapere quali particelle di aerosol, centrale per la formazione delle nuvole e il sistema climatico, sembrava in epoca preindustriale."
Sean Staudt, uno studente laureato che collabora con CAICE, regola il flusso di pentossido di diazoto a uno spettrometro di massa utilizzato per studiare le reazioni del gas atmosferico alle interfacce atmosferiche. Credito:Tatum Lyles Flick
Per indagare sulle condizioni passate, Gli scienziati del CAICE hanno costruito un modello di interfaccia oceanica per ricreare la composizione chimica degli spruzzi marini in laboratorio. Ciò consente ai ricercatori di alterare le condizioni e simulare diversi periodi geologici o fattori ambientali. Cambiando le temperature dell'oceano, un aumento dell'acidità dell'oceano, l'inquinamento e le fioriture algali dannose alterano la composizione di questa zona di aerosol e possono influire sui modelli meteorologici e sulla salute umana.
"Vogliamo capire come funziona il processo naturale, " dice Bertram. "Vogliamo anche capire come gli esseri umani hanno un impatto sugli oceani e il ruolo che possono avere su queste piccole particelle".
La nuova sovvenzione NSF focalizzerà il progetto su tre parti principali:produzione di particelle; reazioni chimiche all'interfaccia acqua-aria; e come le particelle influenzano la formazione delle nuvole.
I ricercatori di UW-Madison si concentrano sulle reazioni chimiche tra particelle di aerosol e gas atmosferici. Una classe di gas, noti come composti reattivi dell'azoto, può influenzare notevolmente la concentrazione di ossidanti nell'atmosfera. Questi ossidanti, come l'ozono, sono fondamentali per l'accuratezza dei modelli chimici e climatici.
"Capendo il comportamento di queste molecole, forniamo e consentiamo alle persone che studiano in profondità altri processi climatici di fare previsioni migliori e modelli dell'atmosfera, "dice Gord.
Joseph R. Gord, un associato di ricerca post-dottorato presso UW-Madison che lavora con CAICE, esamina il pentossido di diazoto congelato, un gas atmosferico. Lo userà per esplorare le reazioni chimiche che avvengono all'interfaccia oceano-aria. Credito:Tatum Lyles Flick
Le concentrazioni di composti azotati reattivi nell'atmosfera influenzano anche la quantità di particolato, quale, insieme all'ozono, può mettere a dura prova la salute umana. Sia l'ozono che il particolato sono monitorati dall'Agenzia per la protezione dell'ambiente.
"Un numero enorme di molecole contribuisce al quadro generale del clima, ", afferma Gord. "Studiamo alcuni dei giocatori meno noti pubblicamente per capire il loro comportamento in modo che le persone che guardano l'intera immagine abbiano punti di partenza precisi per il lavoro che svolgono".
I collaboratori del CAICE si basano su una raccolta di dati in rapida crescita e su un interesse e un'esperienza condivisi in chimica e scienze del clima.
"Il nostro centro attinge non solo da chimici di ogni genere, ma anche biologi e oceanografi, e ci colleghiamo direttamente con la comunità dei modelli climatici, "dice Gil Nathanson, professore di chimica all'UW-Madison e ricercatore senior al CAICE. "È un'impresa enorme che porta a scoperte fondamentali e tangibili".
