L'illustre professoressa della Colorado State University Sonia Kreidenweis e il suo gruppo di ricerca hanno identificato una regione atmosferica invariata dalle attività umane nel primo studio per misurare la composizione del bioaerosol dell'Oceano Antartico a sud di 40 gradi di latitudine sud.

gruppo di Kreidenweis, con sede presso il Dipartimento di Scienze dell'Atmosfera, ha scoperto che l'aria dello strato limite che alimenta le nuvole più basse sopra l'Oceano Antartico è incontaminata, priva di particelle, chiamati aerosol, prodotti da attività antropiche o trasportati da terre lontane. I loro risultati sono pubblicati in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Il tempo e il clima sono processi complessi che collegano ogni parte del mondo a ogni altra regione, e con il rapido cambiamento climatico dovuto all'attività umana, è difficile trovare aree o processi sulla Terra non toccati dalle persone. Kreidenweis e il suo team sospettavano che l'aria direttamente sopra il remoto Oceano Meridionale che circonda l'Antartide sarebbe stata meno influenzata dagli esseri umani e dalla polvere dei continenti. Partirono per scoprire cosa c'era nell'aria e da dove veniva.

"Siamo stati in grado di utilizzare i batteri nell'aria sopra l'Oceano Antartico come strumento diagnostico per dedurre le proprietà chiave della bassa atmosfera, " ha detto il ricercatore Thomas Hill, coautore dello studio. "Per esempio, che gli aerosol che controllano le proprietà delle nuvole di SO sono fortemente legati ai processi biologici oceanici, e che l'Antartide sembra essere isolata dalla dispersione verso sud di microrganismi e dalla deposizione di nutrienti dai continenti meridionali. Globale, suggerisce che l'SO è uno dei pochissimi posti sulla Terra che è stato minimamente influenzato da attività antropogeniche".

I campioni sono stati raccolti durante la campagna sul campo SOCRATES finanziata dal NSF, guidato dal ricercatore e coautore Paul DeMott. La studentessa laureata Kathryn Moore ha campionato l'aria nello strato limite marino, la parte inferiore dell'atmosfera che ha contatto diretto con l'oceano, a bordo del Research Vessel Investigator mentre navigava a sud dalla Tasmania verso il bordo del ghiaccio antartico. Il ricercatore e primo autore Jun Uetake ha esaminato la composizione dei microbi sospesi nell'aria catturati dalla nave. L'atmosfera è piena di questi microrganismi dispersi per centinaia o migliaia di chilometri dal vento.

Utilizzando il sequenziamento del DNA, tracciamento della sorgente e traiettorie di ritorno, Uetake ha determinato che le origini dei microbi erano marine, proveniente dall'oceano. Anche la composizione batterica è stata differenziata in ampie zone latitudinali, suggerendo aerosol da masse terrestri lontane e attività umane, come l'inquinamento o le emissioni del suolo dovute al cambiamento dell'uso del suolo, non stavano viaggiando verso sud nell'aria antartica.

Questi risultati contrastano con tutti gli altri studi sugli oceani nelle regioni subtropicali e nell'emisfero settentrionale, che ha scoperto che la maggior parte dei microbi proveniva dai continenti sopravvento. Le piante e il suolo sono forti fonti di particelle che provocano il congelamento delle goccioline di nuvole super raffreddate, note come particelle nucleanti di ghiaccio. Questo processo riduce la riflettività delle nuvole e migliora le precipitazioni, aumentando la quantità di luce solare che raggiunge la superficie e alterando l'equilibrio radiativo della Terra.

Oltre l'Oceano Meridionale, le emissioni di spruzzi marini dominano il materiale disponibile per la formazione di goccioline di nuvole liquide. Concentrazioni di particelle nucleanti di ghiaccio, raro in acqua di mare, sono i più bassi registrati in qualsiasi parte del pianeta.

L'aria sopra l'Oceano Antartico era così pulita che c'era pochissimo DNA con cui lavorare. Hill ha attribuito la qualità dei loro risultati al processo di laboratorio pulito di Uetake e Moore.

"Jun e Kathryn, in ogni fase, trattati i campioni come oggetti preziosi, prestando la massima attenzione e utilizzando la tecnica più pulita per prevenire la contaminazione da DNA batterico in laboratorio e reagenti, " disse Hill.