I ricercatori della Carnegie Mellon University che lavorano con un team internazionale di scienziati hanno scoperto un meccanismo precedentemente sconosciuto che consente alle particelle atmosferiche di formarsi molto rapidamente in determinate condizioni. La ricerca, che è stato pubblicato sulla rivista Natura , potrebbe aiutare gli sforzi per modellare il cambiamento climatico e ridurre l'inquinamento da particelle nelle città.

"Le uniche vere incertezze nella nostra comprensione del clima nell'atmosfera hanno a che fare con le particelle fini e le nuvole, come questi sono cambiati nel tempo e come risponderanno ai cambiamenti climatici, " ha detto Neil Donahue, Thomas Lord University Professor di Chimica e professore nei dipartimenti di Ingegneria Chimica, e Ingegneria e politica pubblica.

Il numero di particelle nell'atmosfera in un dato momento può avere effetti importanti a livello locale e globale, compreso il contributo allo smog malsano nelle città e l'influenza sul clima della Terra. Però, le particelle devono raggiungere una certa dimensione, circa 100 nanometri di diametro, per contribuire a tali effetti, ha notato Donahue.

Se le particelle non raggiungono quella dimensione, vengono rapidamente sussunti in altri, particelle più grandi. Ciò significa che ci si aspetterebbe la creazione di poche nuove particelle in ambienti urbani inquinati dove l'aria è già piena di particelle più grandi che potrebbero divorare piccole, nuove particelle. Eppure la formazione di nuove particelle è relativamente comune in quegli ambienti, come si vede chiaramente quando la foschia si riforma rapidamente dopo la pioggia nelle città di tutto il mondo.

Donahue pensa che la risposta a quel mistero possa risiedere in questa nuova ricerca. "Abbiamo trovato un nuovo modo per le minuscole particelle nucleate nell'atmosfera di crescere rapidamente per diventare abbastanza grandi da influenzare il clima e la salute, " Egli ha detto.

Il gruppo di laboratorio di Donahue fa parte da tempo dell'esperimento CLOUD, una collaborazione internazionale di scienziati che utilizzano una camera speciale del CERN in Svizzera per studiare come i raggi cosmici influenzano la formazione di particelle e nubi nell'atmosfera. La camera consente ai ricercatori di miscelare con precisione composti vaporosi e osservare come le particelle si formano e crescono da essi.

In questo studio, progettato dal dottorando di chimica Carnegie Mellon Mingyi Wang, il team CLOUD ha condensato l'acido nitrico e i vapori di ammoniaca in un'ampia gamma di temperature e ha scoperto che le nuove particelle risultanti possono crescere da 10 a 100 volte più velocemente di quanto osservato in precedenza, permettendo loro di raggiungere dimensioni abbastanza grandi da evitare di essere consumati da altre particelle. Il composto formato da quei due vapori, nitrato di ammonio (un fertilizzante comune), era precedentemente noto per contribuire all'inquinamento atmosferico all'interno di particelle più grandi, ma il suo ruolo nell'aiutare la crescita di minuscole particelle non era noto.

"Questo può aiutare a spiegare come le particelle nucleate crescono in condizioni urbane inquinate nelle megalopoli, che è stato un grande enigma, e come si formano nelle parti superiori dell'atmosfera, dove possono avere un forte effetto climatico, " Ha spiegato Donahue. Il team sta ora lavorando per studiare come si svolge questo meccanismo nell'atmosfera superiore della Terra.

Per Wang, che è stato co-responsabile dello studio, questa ricerca ha radici nel suo vivo desiderio di capire l'inquinamento atmosferico. Dopo un progetto di ricerca universitario in cui ha avuto modo di campionare e analizzare il PM2.5, Wang ha deciso di continuare in questo campo di ricerca per esplorare meglio come queste piccole particelle possono avere un impatto così grande sul pianeta e come si potrebbe rimediare a tale impatto.

"Mi sono reso conto che il particolato atmosferico non è mai stato un semplice problema di qualità dell'aria che solo l'Asia deve affrontare, "Ha detto Wang. "Piuttosto, sono una sfida globale a causa dei loro effetti sulla salute e sul clima".