Cinco anos atrás, em março de 2014, os pesquisadores passaram três horas embalados a bordo de uma fumegante aeronave de pesquisa Gulfstream-1 enquanto ziguezagueava entre o ar puro sobre a floresta amazônica e o ar poluído nas proximidades. Foi como uma viagem de ida e volta no tempo, enquanto os cientistas teciam entre os dois ambientes muito diferentes, capturando amostras de ar características do ambiente industrial de hoje, bem como amostras de ar não poluído, assim antes da era industrial.

Uma equipe internacional de cientistas liderada por Manish Shrivastava do Pacific Northwest National Laboratory analisou alguns dos dados e descobriu que a poluição causada pelo homem estimula a produção de partículas que alteram o clima conhecidas como aerossóis orgânicos secundários muito mais do que se pensava. A equipe publicou seus resultados em Nature Communications .

As descobertas ilustram como a poluição dos carros, usinas de energia e outras fontes combinadas com emissões naturais de árvores na Amazônia para estimular um aumento acentuado nas partículas minúsculas que podem refletir ou absorver a luz solar, ajude a criar nuvens, mudar os padrões de chuva, e determinar como o carbono flui entre a terra e a atmosfera - tudo com efeitos dramáticos em nosso planeta.

O resultado vem de uma campanha de pesquisa, conhecido como GOAmazon, liderado pelo Centro de Pesquisa de Medição de Radiação Atmosférica, uma instalação de usuário do Departamento de Energia do Escritório de Ciências. A campanha teve como foco a região próxima e ao redor de Manaus, uma cidade brasileira de mais de 2 milhões de habitantes que é cercada por florestas tropicais por centenas de quilômetros. Os cientistas referem-se ao vasto dossel da floresta ao redor de Manaus como um "Oceano Verde, "dando ao nome da campanha as primeiras letras.

A região oferece um ambiente de pesquisa difícil de encontrar em qualquer outro lugar do planeta. De um lado de um limite indefinido está uma floresta tropical tropical com ar cristalino e níveis de 300 partículas de aerossol por centímetro cúbico; do outro lado está o ar sobre Manaus, com concentrações de partículas 100 vezes maiores devido à atividade humana.

"Para realmente entender como a poluição influenciou a atmosfera, precisamos comparar a atmosfera de hoje com os tempos anteriores à era industrial, "disse Shrivastava." Isso é desafiador; claro, não podemos voltar no tempo. Mas a Amazônia é um dos poucos lugares na Terra onde podemos estudar a química atmosférica do passado e do presente simultaneamente. "

Naquele dia ensolarado cinco anos atrás, a aeronave ARM caminhou de um lado da fronteira para o outro, voando sobre o comprimento de um campo de futebol a cada segundo, tirando amostras de ar do puro e depois do poluído.

“A região oferece um maravilhoso laboratório natural para entender como as emissões antropogênicas têm impacto na química atmosférica e no clima, "disse Shrivastava.

Embora apenas uma pequena porção de nosso planeta ofereça a oportunidade única para este estudo, as descobertas se aplicam à química atmosférica que ocorre em todos os lugares da Terra a cada momento.

Essa química está por trás dos aromas refrescantes de um prado na floresta ou de flores frescas. Quando esses cheiros atingem nosso nervo olfatório, na verdade, estamos sentindo uma série de gases, tais como isopreno e terpenos contendo carbono, que são emitidos naturalmente por árvores e outra vegetação. Os gases contribuem para o ozônio e outras formas de névoa que afetam a quantidade de luz solar que atinge a Terra.

Quando essas emissões naturais de carbono interagem na luz do sol com o óxido de nitrogênio - emitido naturalmente dos solos, mas também um produto comum amplamente emitido pela atividade humana - um resultado é a formação de minúsculas partículas conhecidas como aerossóis orgânicos secundários. Embora os aerossóis sejam minúsculos, muito menor do que a largura de um cabelo humano, eles não são pequenos jogadores quando se trata do clima da Terra. Eles são um componente importante nos ciclos de energia e carbono do planeta, determinando em parte o destino do vasto reservatório de carbono do planeta e como ele flui entre a terra e a atmosfera.

Shrivastava e colegas procuraram aprender como as emissões antropogênicas aumentam a produção dessas partículas de carbono que ocorrem naturalmente - quão extensos são os efeitos da atividade humana em estimular a transformação dos gases ejetados da vegetação nessas poderosas partículas que alteram o clima.

A equipe integrou esses dados com outras medições de laboratório para desenvolver um modelo de computador avançado para simular reações químicas que formam partículas na atmosfera. O modelo tem dupla função, reproduzindo a química pré-industrial e atual. A maioria dos modelos foi amplamente criada com base nas condições atuais; as medições da Amazon fornecem informações sobre as condições da química pré-industrial que melhoraram as habilidades preditivas do modelo.

A equipe descobriu que o óxido de nitrogênio emitido por atividades humanas, como tráfego e refinarias de petróleo, promove a criação dessas partículas de carbono florestal natural muito mais do que se pensava anteriormente. causando um aumento médio de 60 a 200 por cento e até 400 por cento em alguns casos. Isso é comparado aos 20 por cento estimados anteriormente por cientistas com base em dados em locais continentais mais poluídos.

A equipe também mostrou que a maioria dessas partículas contendo carbono secundário foram formadas por esse fenômeno.

"O impacto da poluição na criação de aerossóis orgânicos secundários tem sido muito difícil de decifrar, "diz Shrivastava." Nossas descobertas indicam que a atmosfera da Terra em muitos locais continentais já foi substancialmente alterada pelas atividades humanas, e há um impacto muito maior e generalizado do que foi avaliado. "

Em seu jornal, Shrivastava e os outros autores concluem:"Nossos resultados fornecem uma imagem clara de como as emissões antropogênicas provavelmente modificaram bastante a formação biogênica de SOA [aerossol orgânico secundário] desde os tempos pré-industriais na Terra, e implica que a rápida urbanização nos anos futuros pode aumentar substancialmente a formação biogênica de SOA nas regiões de florestas intocadas da Amazônia. "

Shrivastava é um dos muitos cientistas em todo o mundo que estão criando complexos modelos de computador para explicar a atmosfera e o sistema terrestre. Ele descreve a atmosfera como "um grande reator químico que processa constantemente as emissões naturais e humanas, e, por sua vez, afeta o clima e a saúde humana. "