Minúsculas partículas no ar, conhecidas como aerossóis, desempenham um papel importante na formação de nuvens, que por sua vez tem um impacto no clima do nosso planeta. No entanto, até o momento, o efeito dos aerossóis na formação de nuvens permanece cheio de incertezas. Entre essas incertezas está a reatividade dos filmes orgânicos que foram encontrados para revestir os aerossóis atmosféricos. Agora, os pesquisadores voltaram sua atenção para estudá-los usando a linha de luz de Difração de Superfície e Interface (I07) na Diamond Light Source.
Em trabalho publicado recentemente em Ambiente Atmosférico pesquisadores investigaram a reatividade dos filmes orgânicos encontrados na superfície de um aerossol. Depois de extrair o material orgânico das amostras de aerossol atmosférico, eles o colocaram em uma interface ar-água, exposto ao gás ozônio. O ozônio é um oxidante atmosférico comum. Por meio de medições de refletividade de raios-X coletadas na linha de luz I07 da Diamond, eles descobriram surpreendentemente que as amostras orgânicas eram inertes à oxidação pelo gás ozônio. Contudo, as amostras reagiram quando expostas a radicais hidroxila nas mesmas condições.
Para explicar a falta de reação com o ozônio, a equipe propõe que as amostras coletadas podem conter maiores quantidades de material saturado do que insaturado. Eles dizem que seus resultados indicam que os aerossóis atmosféricos podem ser menos reativos na atmosfera do que se pensava anteriormente. Eles agora planejam testar esta teoria investigando mais amostras orgânicas retiradas de diferentes tipos de aerossóis atmosféricos, a fim de mapear sua reatividade.
Nuvens e nosso clima
As nuvens em nossa atmosfera têm um efeito significativo no clima da Terra, porque são incrivelmente reflexivos, refletindo uma proporção significativa da luz do Sol de volta ao espaço. O reflexo atua para resfriar a superfície do planeta, com seu efeito de resfriamento sendo quase tão grande quanto o impacto de aquecimento dos gases de efeito estufa.
A chave para a formação de nuvens são os aerossóis, minúsculas partículas no ar em torno das quais as gotículas de água se condensam para, eventualmente, formar nuvens. Todas as gotículas de nuvem na atmosfera se formaram nos aerossóis atmosféricos. Se as propriedades químicas dos aerossóis forem modificadas, elas podem afetar o tamanho e o número de gotículas de nuvem dentro de uma nuvem, a quantidade de chuva e quanta luz é refletida de volta para o espaço. Mudar o tamanho e a densidade numérica dos dropelts da nuvem muda a refletividade da nuvem. "Uma pequena mudança química pode causar uma diferença climática, "diz o professor Martin King, da Royal Holloway University of London e autor correspondente do estudo.
Estudos têm mostrado que esses aerossóis são frequentemente revestidos por filmes orgânicos, o que pode afetar a reatividade geral e o comportamento desse tipo de partículas. Então, para descobrir mais sobre as propriedades dos aerossóis que estão no centro da formação de nuvens, Professor King e seus colegas, incluindo pesquisadores da Laser Science Facility (RAL) e da Universidade de Uppsala, voltaram sua atenção para os filmes.
Técnicas de linha de viga
A equipe extraiu a matéria orgânica de amostras de aerossóis atmosféricos antes de colocar o material em uma interface ar-água e expor a amostra ao gás ozônio. Esta foi a primeira vez que amostras reais dos filmes foram investigadas, como estudos anteriores, todos usaram proxies para os filmes orgânicos.
Para determinar se os filmes reagiram com o ozônio, a equipe usou medições de refletividade de raios-X na linha de luz de superfície e difração de interface de Diamond (I07). As medições de raios-X forneceram informações sobre a mudança na espessura e identidade do filme antes e depois da exposição ao ozônio.
A linha de luz I07 ofereceu sinal-ruído extremamente bom até ângulos de reflexão elevados e uma aquisição rápida de dados, recursos essenciais para esse tipo de experimento. "As amostras foram muito difíceis, "diz o professor King, "eles essencialmente pareciam água suja." Como a equipe era composta por novos usuários, a equipe Diamond foi uma parte crítica dos estudos e ajudou-os a alcançar resultados utilizáveis. A geometria da linha de luz também foi importante - permitindo que a equipe desvie o feixe de raios-X enquanto mantém a amostra na horizontal, permitindo que eles rebatam na superfície do líquido. Este é um arranjo experimental disponível apenas em algumas linhas de luz síncrotron em todo o mundo.
Conclusões
Surpreendentemente, a equipe descobriu que a amostra orgânica era inerte à oxidação pelo ozônio. Contudo, quando o experimento foi repetido com radicais hidroxila, uma reação entre o filme e o radical ocorreu. Os pesquisadores dizem que os resultados indicam que os filmes orgânicos na amostra são compostos principalmente de saturados, em vez de material insaturado. Isto foi apoiado por estudos de cromatografia gasosa e espectrometria de massa de ionização por electrospray.
"Foi um resultado inesperado e incomum, "diz o professor King. A equipe sugere que a falta de reatividade das amostras orgânicas pode ser devido ao tempo que estiveram na atmosfera. Eles agora planejam testar outras amostras retiradas de ambientes diferentes, como florestas de pinheiros, onde as partículas de aerossol são recém-formadas, para mapear como seu comportamento pode ser diferente.
