Schema dei percorsi di condensazione e congelamento dei pori (in alto a sinistra), nucleazione di deposizione (in basso a sinistra), e nucleazione omogenea di gocce d'acqua pura (a destra), seguita dalla crescita di cristalli di ghiaccio. Le linee tratteggiate verticali indicano la saturazione del ghiaccio (a sinistra) e la saturazione dell'acqua (a destra). Credito: PNAS
I pori nelle particelle atmosferiche consentono all'acqua di condensare, portando alla formazione di cristalli di ghiaccio in aria umida ma insatura. Questo è un nuovo modo di pensare alla formazione dei cristalli di ghiaccio nelle nuvole, in particolare i cirri.
Cirri, sottili fili di ghiaccio d'alta quota, sono componenti importanti del sistema climatico. Regolano la quantità di radiazione termica emessa dalla Terra nello spazio, quindi ha senso includere i cirri nei modelli climatici globali. Ciò richiede una buona comprensione di come si formano le nuvole. Un nuovo giornale in PNAS scopre che il meccanismo precedentemente pensato per la formazione del ghiaccio in ambienti umidi ma insaturi (come quelli in cui si formano i cirri) non funziona. Anziché, un altro meccanismo spiega meglio la formazione del ghiaccio (e quindi delle nuvole) e i dettagli sono tutt'altro che nebbiosi.
Nell'atmosfera, il ghiaccio si forma su granelli di polvere e altri materiali in un processo chiamato nucleazione. I ricercatori in precedenza presumevano che il processo di nucleazione, quando l'aria non era abbastanza umida da essere satura di acqua, si è verificato quando le molecole di vapore acqueo si sono formate insieme direttamente nel ghiaccio, senza passaggio di acqua liquida in mezzo. Ma quella spiegazione non si adatta alle osservazioni e ai modelli molecolari, secondo i ricercatori dell'ETH di Zurigo, L'Università dello Utah e l'Università di Scienze Applicate di Zurigo.
Un indizio del vero processo viene dal fatto che le particelle con pori, come le mini-spugne, formano particelle di ghiaccio con un'efficienza molto più elevata rispetto alle particelle senza pori. Ciò ha portato il team di ricerca a sospettare che il vapore acqueo possa condensarsi nei minuscoli pori e che i cristalli di ghiaccio inizino a crescere dall'acqua liquida, non dal vapore. In esperimenti che includono simulazioni molecolari ed esperimenti con particelle porose sintetizzate, il team ha concluso che la loro ipotesi era corretta:anche quando l'aria non è completamente satura di acqua, il vapore può condensare in piccoli pori di particelle e aiutare a nucleare i cristalli di ghiaccio.
Il processo può essere attivo anche in altri processi di formazione delle nuvole, scrivono gli autori, rendendo il processo chiamato Pore Condensation and Freezing un fattore di nuova importanza nella comprensione della formazione delle nuvole fredde e del loro impatto sul clima.
