Uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade da Califórnia em San Diego identificou pela primeira vez o que impulsiona as diferenças observadas na composição química das partículas do spray marinho ejetadas do oceano pela quebra das ondas.

A descoberta pode permitir que os pesquisadores entendam melhor como a química e a física dos oceanos influenciam diretamente os processos de formação de nuvens. O melhor entendimento pode tornar os modelos climáticos mais precisos, especialmente porque as nuvens são a variável mais difícil de retratar nas simulações atuais.

Kimberly Prather, Distinguished Chair in Atmospheric Chemistry e um membro do corpo docente do Departamento de Química e Bioquímica e do Scripps Institution of Oceanography na UC San Diego, liderou o estudo apoiado pela National Science Foundation. Ela disse que sua descoberta principal envolveu mostrar que as gotas enviadas para o ar por ondas de quebra assumem características químicas diferentes, dependendo das forças físicas induzidas pelas ondas.

“É a primeira vez que alguém mostra que as gotas da água do mar têm composição diferente devido ao mecanismo de produção, "disse Prather." Estamos descobrindo como a biologia dos oceanos influencia os processos de produção física criando aerossóis de spray marinho. Estudos anteriores se concentraram nos processos envolvidos na produção física de sprays do mar, mas nossos estudos demonstraram que a química está no centro de muitos processos de transferência oceano-atmosfera que têm impactos profundos na composição da nossa atmosfera, bem como nas nuvens e no clima. "

Alguns aerossóis de spray marinho são gotas de "filme" carregadas de micróbios ou material orgânico que se acumulam na superfície do oceano. Eles se formam quando as bolhas na superfície do oceano se rompem. Os pesquisadores presumiram amplamente que todos os aerossóis menores do que um mícron eram dessa variedade. Prather e outros pesquisadores mostraram, Contudo, que existem outras partículas formadoras de nuvem derivadas de gotas de "jato" que são predominantemente compostas por espécies químicas muito diferentes, incluindo sal marinho, micróbios, e outras espécies biológicas. Essas novas gotas são ejetadas após o estouro das bolhas.

Esses dois tipos de aerossóis têm diferentes capacidades para formar cristais de gelo nas nuvens, o que significa que se uma nuvem realmente não produz precipitação, chuva, ou a neve pode ser determinada pelo tipo de micróbios e biomoléculas associadas sendo ejetados do oceano. Mais importante, a presença de uma grande floração de fitoplâncton, como acontece durante os eventos de maré vermelha, altera a proporção do filme para as gotas do jato, o que significa que os processos biológicos podem levar a mudanças profundas na química do spray marinho e, por fim, na formação de nuvens.

O estudo, "O papel do jato e das gotas de filme no controle do estado de mistura de partículas submicrônicas de aerossol de spray marinho, "aparece em 19 de junho nas primeiras edições do jornal Proceedings of the National Academy of Sciences .

Os pesquisadores descobriram que as partículas produzidas por jato podem representar quase metade do número total de aerossóis submicrônicos de spray marinho que contribuem para a formação de nuvens. Para chegar a esta conclusão, os pesquisadores induziram a proliferação de fitoplâncton na água do mar natural bombeada para tanques geradores de ondas em um laboratório Scripps. As condições imitaram as do oceano que produzem respingos do mar. Os cientistas diferenciaram o filme das gotas de jato à medida que subiam no ar acima das ondas, observando suas diferentes cargas elétricas. Os aerossóis de jato marinho têm uma carga maior do que os aerossóis de filme.

As descobertas são as mais recentes provenientes de pesquisadores da UC San Diego sobre uma das fronteiras mais misteriosas do clima:como os aerossóis são produzidos na terra e no mar - seja sal marinho, material orgânico, pó, ou partículas de poluição - determine se as nuvens se formam e se essas nuvens podem produzir precipitação. Prather, que foi pioneiro em métodos para analisar a composição química de partículas transportadas pelo ar, é o diretor do Centro de Impactos de Aerossóis na Química do Meio Ambiente (CAICE) da UC San Diego, onde o trabalho foi realizado. Em 2013, a National Science Foundation nomeou CAICE um NSF Center for Chemical Innovation, um dos nove desses centros nos Estados Unidos.

Os co-autores do estudo representam uma variedade de disciplinas, desde bioquímica até microbiologia marinha. Os oceanógrafos Scripps Grant Deane e Dale Stokes contribuíram para o estudo e no trabalho subsequente tentarão ver se eles podem determinar a composição das misturas de aerossóis da superfície do mar medindo quanto tempo duram as espumas de espuma do oceano cheias de bolhas.

Deane disse que o feito do estudo provavelmente não poderia ter sido alcançado por nenhum dos pesquisadores trabalhando sozinho, tornando-o um modelo de como a pesquisa ambiental complexa é feita.

"É um trabalho verdadeiramente colaborativo entre químicos, biólogos, e oceanógrafos físicos, "Deane disse." É assim que esse tipo de trabalho deve ser feito. "