Amostras de ar antigas de um dos locais de gelo mais nevados da Antártica podem adicionar uma nova molécula ao registro das mudanças na atmosfera da Terra no último século e meio, desde a Revolução Industrial começou a queimar combustíveis fósseis em grande escala.

Embora o dióxido de carbono e o metano sejam bem conhecidos, pesquisadores da University of Washington e da University of Rochester fazem parte de uma equipe que trabalha para rastrear um gás muito mais raro, presente em menos de uma em um trilhão de moléculas. Embora raro, o detergente atmosférico conhecido como hidroxila pode esfregar a atmosfera e determinar o destino de gases mais abundantes que afetam o clima da Terra.

Uma campanha de campo na Antártica no inverno passado liderada pelos EUA e Austrália extraiu com sucesso algumas das maiores amostras de ar que datam da década de 1870 até hoje. Essas amostras são um primeiro passo para aprender as mudanças na concentração de hidroxila nos últimos 150 anos. Os primeiros resultados do trabalho de campo foram compartilhados esta semana na reunião anual de outono da American Geophysical Union em San Francisco.

"É provavelmente a química atmosférica mais extrema que você pode fazer a partir de amostras de gelo, e a logística também era extrema, "disse Peter Neff, um pesquisador de pós-doutorado com duas nomeações na UW e na Universidade de Rochester.

Mas os meses que a equipe passou acampada no gelo no local coberto de neve do Law Dome valeram a pena.

"Isto é, no meu conhecimento, a maior amostra de ar da década de 1870 que alguém já obteve, "Neff disse. Suas 10 semanas acampado no gelo incluíram temperaturas de -20 graus Fahrenheit e várias tempestades de neve, alguns dos quais ele compartilhou da Antártica via Twitter.

O ar de núcleos de gelo mais profundos perfurados na Antártica e na Groenlândia forneceu um registro de dióxido de carbono e metano, dois gases de efeito estufa, voltando milhares de anos. Embora o dióxido de carbono tenha uma vida útil de décadas a séculos, um gás ainda mais potente, metano, tem uma vida útil de apenas nove ou 10 anos.

Identificando a vida útil exata do metano, e como isso mudou ao longo dos anos, depende da concentração de hidroxila. Esse número é importante para os modelos climáticos globais usados ​​para estudar o clima passado e futuro.

Para rastrear a história da hidroxila, uma molécula fugaz com uma vida útil de menos de um milionésimo de segundo, uma campanha de campo no final de 2018 e início de 2019 perfurou gelo para estudar este gás muito reativo, examinando seu companheiro ligeiramente mais abundante, carbono com 14 nêutrons ligados a um átomo de oxigênio, ou "monóxido de carbono-14, "que é destruída quimicamente pela hidroxila e, portanto, rastreia as concentrações de hidroxila.

Os pesquisadores obtêm o gás monóxido de carbono 14 a partir de bolhas no gelo que se formam quando a neve é ​​comprimida.

"A coisa especial sobre o gelo da geleira é que ele sempre tem essas bolhas de ar, "Neff disse." Qualquer geleira do mundo vai ter aquela textura borbulhante, porque começou como uma pilha de flocos de neve de seis dedos, e entre esses dedos está o ar. "

Uma ou várias décadas após atingir o solo, as bolhas ficam completamente isoladas de seus arredores devido à compressão sob camadas de neve. O forte acúmulo de neve no Law Dome significa muitas bolhas de ar por ano, e fornece um escudo espesso o suficiente para proteger o monóxido de carbono-14 da radiação solar.

A equipe internacional extraiu cerca de duas dezenas de seções de gelo de 3 pés de comprimento por dia, em seguida, coloque os tubos de gelo em uma caverna de neve para protegê-los dos raios cósmicos que são mais fortes perto dos pólos. Esses raios podem atingir outras moléculas e distorcer o registro histórico.

"Assim que as amostras estiverem na superfície, são batatas quentes, "Neff disse.

No dia seguinte à extração de um núcleo, a equipe limparia o gelo e o colocaria em um dispositivo de Neff e seu supervisor de pós-doutorado da Universidade de Rochester. Projeto Vasilii Petrenko:uma câmara de vácuo de 335 litros em um banho quente para derreter o gelo e processar as amostras em sua origem, para evitar contaminação e coletar as maiores amostras de ar.

"O tamanho de uma única amostra era de cerca de 400 ou 500 quilogramas de gelo, quase o mesmo peso de um piano de cauda, para obter o suficiente daquela molécula de monóxido de carbono-14, "Neff disse." No acampamento nós transformamos 500 quilos de gelo em uma lata de 50 litros de ar. "

A equipe recuperou 20 recipientes de ar em forma de barril de vários períodos de tempo.

A análise nos próximos meses terá como objetivo produzir uma curva de concentração de monóxido de carbono-14 e hidroxila ao longo das décadas, semelhantes às agora famosas curvas de dióxido de carbono e metano. As curvas mostram como as concentrações de gás na atmosfera mudaram desde a era industrial.

Ao longo do esforço, Neff também explorou combinações mais leves de gelo e ar. Durante uma viagem no início de 2016 para se preparar para esse esforço, Neff fez um experimento não oficial que se tornou viral nas redes sociais quando ele postou em fevereiro de 2018. O vídeo captura o som que um pedaço de gelo faz ao cair no túnel criado por uma perfuratriz.

Ele compartilhou mais fotos e vídeos durante a expedição de inverno passado à Antártica, às vezes, poucas horas depois de voltar de um acampamento remoto para uma estação de pesquisa conectada à Internet.

"É ótimo poder compartilhar algo sobre a Antártica, da Antártica, "Neff disse." É uma maneira que nós, como geocientistas, podemos compartilhar com as pessoas o trabalho que elas ajudam a apoiar. "