O fresco, O cheiro inconfundível de uma floresta de pinheiros vem de uma mistura de produtos químicos produzidos por suas árvores. Os pesquisadores agora, pela primeira vez, determinou com precisão a estrutura química de um desses compostos em sua fase gasosa, uma molécula chamada alfa-pineno, que também é produzido por florestas tropicais. A nova análise pode ajudar os cientistas a detectar e compreender melhor como o alfa-pineno - e potencialmente outras moléculas semelhantes - reage com outros gases na atmosfera, um processo que produz poluentes e partículas chamados aerossóis que afetam a saúde e o clima.

"O que você cheira na floresta são moléculas orgânicas voláteis biogênicas emitidas na atmosfera, "disse Thérèse Huet, um físico da Universidade de Lille, na França. Ela e seus colegas descrevem sua análise esta semana em The Journal of Chemical Physics . Determinando a estrutura dessas moléculas, ela disse, "está abrindo o caminho para a futura detecção espectroscópica e modelagem química atmosférica."

Entre as moléculas orgânicas voláteis biogênicas está uma classe de compostos chamados monoterpenos, que reagem com o ozônio, radicais hidroxila, óxidos de nitrogênio, e outros gases na atmosfera. Essas reações criam poluentes e aerossóis, que, por exemplo, pode semear a condensação de mais nuvens e ajudar a resfriar o clima. O principal monoterpeno é alfa-pineno, das quais as florestas liberam cerca de 50 trilhões de gramas a cada ano na camada mais baixa da atmosfera, a troposfera.

Para prever com precisão como o alfa-pineno reage na troposfera, e, portanto, como isso afeta o clima e a qualidade do ar, os pesquisadores precisam de uma compreensão detalhada de sua estrutura molecular. O alfa-pineno em sua fase sólida tem uma estrutura bicíclica ou de dois anéis já determinada. Na troposfera, Contudo, O alfa-pineno é um gás e apresenta mudanças notáveis ​​na estrutura devido às forças exercidas pela estrutura do cristal.

Como o alfa-pineno existe na fase gasosa apenas em baixas concentrações, requer técnicas experimentais altamente sensíveis, ninguém havia identificado anteriormente sua estrutura em fase gasosa. "Até agora, a determinação da estrutura de moléculas complexas, como monoterpenos, só foi possível na fase condensada, "Huet disse.

O laboratório de Huet desenvolveu métodos sensíveis o suficiente para determinar a estrutura dos gases monoterpênicos.

Os pesquisadores identificaram parâmetros quânticos chamados constantes rotacionais que melhor descrevem os dados sem suposições estruturais. Eles repetiram esta análise para todas as versões isotópicas naturais de alfa-pineno, em que os isótopos de carbono-13 substituem diferentes isótopos de carbono-12 na molécula. Este conjunto de constantes de rotação descreve a estrutura completa do gás alfa-pineno.

Sua técnica, Huet disse, também pode ser usado para outros monoterpenos. Agora que os pesquisadores têm a estrutura do alfa-pineno, eles são mais capazes de modelar as primeiras etapas da formação de aerossóis da natureza na atmosfera.