I ricercatori del Paul Scherrer Institute PSI hanno studiato per la prima volta come le reazioni chimiche nelle nuvole possono influenzare il clima globale. Hanno scoperto che l'isoprene, il principale composto organico non metanico emesso nell'atmosfera, possono contribuire fortemente alla formazione di aerosol organici nelle nuvole. Hanno pubblicato i loro risultati oggi sulla rivista Progressi scientifici .

aerosol, una miscela di particelle solide o liquide sospese nell'aria, giocano un ruolo importante nel clima terrestre. Gli aerosol provengono da fonti naturali o umane. Influenzano il bilancio delle radiazioni della Terra interagendo con la luce solare e formando nuvole. Però, il loro effetto rimane la singola incertezza più significativa nei modelli climatici.

Una sostanza molto comune nell'atmosfera è l'isoprene, un composto organico le cui reazioni in fase gassosa sono relativamente ben comprese. L'isoprene viene emesso dagli alberi e può produrre aerosol quando viene ossidato. Il modo in cui l'isoprene e i suoi prodotti di reazione reagiscono nelle goccioline di nuvole è ancora in gran parte sconosciuto. Ecco perché i ricercatori del Paul Scherrer Institute PSI hanno utilizzato un tipo di reattore a flusso con pareti bagnate, insieme ai più avanzati spettrometri di massa, per indagare su cosa potrebbe accadere chimicamente all'interno delle nuvole per la prima volta in condizioni atmosferiche rilevanti.

"La nostra configurazione sperimentale ci consente per la prima volta di studiare con precisione la distribuzione dei vapori organici all'interfaccia aria-acqua in condizioni quasi ambientali, "dice Houssni Lamkaddam, ricercatore del Laboratorio di Chimica Atmosferica del PSI. "Con il nostro apparato, ora possiamo simulare ciò che accade nelle nuvole".

Cosa succede esattamente nelle nuvole?

Nell'apparato speciale, un cosiddetto reattore bagnante, un sottile film d'acqua è mantenuto all'interno di un tubo di quarzo. Una miscela di gas contenente, tra le altre sostanze, isoprene, ozono, e i cosiddetti radicali idrossilici vengono alimentati nel cilindro di vetro. Le lampade UV sono installate attorno al cilindro di vetro per simulare le condizioni di luce del giorno per alcuni degli esperimenti.

Usando questa configurazione, i ricercatori hanno scoperto che fino al 70% dei prodotti di ossidazione dell'isoprene possono essere disciolti nel film d'acqua. La successiva ossidazione acquosa delle specie disciolte produce notevoli quantità di aerosol organici secondari. Sulla base di queste analisi, hanno calcolato che le reazioni chimiche che avvengono nelle nuvole sono responsabili fino al 20% degli aerosol organici secondari su scala globale.

"Questo è un altro importante contributo per una migliore comprensione dei processi nell'atmosfera, " riassume Urs Baltensperger, responsabile scientifico del Laboratorio di Chimica dell'Atmosfera del PSI. Il bilancio delle radiazioni della Terra è un fattore molto importante nell'intero processo climatico e quindi anche nel cambiamento climatico. "E gli aerosol giocano un ruolo cruciale in questo, " dice lo scienziato atmosferico. Mentre gli aerosol formano goccioline di nuvole, questa ricerca mostra che le nuvole possono anche formare aerosol attraverso la chimica acquosa dei vapori organici, un processo ben noto per quanto riguarda gli aerosol solfati ma qui mostrato anche per la frazione organica. Questa nuova configurazione sperimentale, sviluppato al PSI, apre la possibilità di studiare la formazione di aerosol nelle nubi in condizioni quasi atmosferiche in modo che questi processi possano essere infine inclusi nei modelli climatici.