Em 16 de setembro, 1987, legisladores e cientistas de todo o mundo se reuniram na sede da Organização de Aviação Civil Internacional em Montreal, preparando-se para agir no tópico mais urgente do dia:Destruição da camada protetora de ozônio da Terra.

Dois anos antes, pesquisadores do British Antarctic Survey surpreenderam o mundo com o primeiro artigo demonstrando que os níveis de ozônio atmosférico sobre a Antártica estavam caindo a uma taxa surpreendente durante a primavera do hemisfério sul. Pouco depois do jornal britânico, A NASA mostrou imagens de seu Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS) que não apenas confirmou a queda dos níveis de ozônio, mas também mostrou que a extensão era mais ampla do que qualquer um imaginava. O "buraco do ozônio, "como a região gravemente exaurida foi apelidada, era do tamanho de todo o continente Antártico.

Alguns cientistas alertaram desde a década de 1970 que produtos químicos chamados clorofluorcarbonos (CFCs) representavam uma ameaça à camada de ozônio, mas ninguém sabia ao certo o que estava causando o surgimento do buraco na camada de ozônio. A descoberta trouxe urgência à discussão:como o mundo poderia reparar a camada de ozônio antes que fosse tarde demais?

O ozônio - um produto químico feito de três átomos de oxigênio - é encontrado principalmente em uma camada de cerca de 8-30 milhas acima da superfície da Terra, na estratosfera. Ele absorve a radiação ultravioleta (UV) prejudicial do Sol, plantas de proteção, animais e humanos, desde danos que vão desde a morte da colheita ao câncer de pele.

“Se não houvesse camada de ozônio, o Sol esterilizaria a superfície da Terra, "disse Paul Newman, cientista-chefe de Ciências da Terra no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

Em 16 de setembro, 1987, Newman era um jovem cientista atmosférico em Goddard, analisando dados vindos da Antártica Airborne Ozone Expedition (AAOE) - onde outro cientista da NASA, Susan Strahan, estava com seus colegas olhando para um quadro de avisos em Punta Arenas, Chile. Strahan analisou dados de química atmosférica do elegante, avião ER-2 de asas longas voando no vórtice polar da Antártica para medir o ozônio e produtos químicos que poderiam reagir com ele.

Os dados daquele dia renderiam o famoso "enredo das armas fumegantes":os dados mostram que, como uma substância química chamada monóxido de cloro, aumentou na estratosfera da Antártica, ozônio diminuiu. O monóxido de cloro era conhecido por estar presente na atmosfera, mas haviam sido observados anteriormente apenas em concentrações mais baixas do que as medidas pela equipe AAOE - esses níveis vieram de um conjunto complexo de reações químicas que ocorrem na Antártica após a quebra dos CFCs pela radiação ultravioleta na estratosfera. Os dados refutaram outras teorias e deram aos cientistas evidências de que os CFCs estavam causando o buraco na camada de ozônio.

Os dados de Strahan e seus colegas não seriam publicados até mais tarde, mas no final daquele dia em 1987, vinte e sete nações concordaram com o Protocolo de Montreal sobre Substâncias que Destroem a Camada de Ozônio:"Talvez o acordo internacional de maior sucesso até hoje, "disse o ex-secretário-geral das Nações Unidas, Kofi Annan, em 2003. O Protocolo de Montreal criou um cronograma para controlar a produção e o consumo de CFCs. Nos próximos anos, a ciência da destruição da camada de ozônio foi mais firmemente estabelecida, fabricantes introduziram produtos químicos de substituição que eram mais seguros para o meio ambiente, e o Protocolo de Montreal foi fortalecido várias vezes para interromper a produção em larga escala e o uso de CFCs e moléculas relacionadas.

A longa jornada em direção à recuperação havia começado.

Hoje, Newman e Strahan são líderes em ciência atmosférica e ambos trabalham na NASA Goddard:Newman como cientista-chefe de Ciências da Terra e co-presidente do Painel de Avaliação Científica (SAP) do Protocolo de Montreal, Strahan como cientista principal da Associação de Pesquisas Espaciais das Universidades. E hoje, ambos ficam de olho na atmosfera da Terra, dando continuidade à longa pesquisa da NASA e aos esforços de monitoramento do ozônio estratosférico (que remontam à década de 1970) no futuro.

CFCs:perigo em grandes altitudes

Os CFCs nem sempre foram os vilões nesta história. Inventado para uso como refrigerantes na década de 1920, Os CFCs representaram um avanço tecnológico:eram versáteis, mas mais importante, eles não eram tóxicos nem inflamáveis. Produtos químicos de refrigeração mais antigos eram letais se vazassem; Os CFCs não prejudicam a saúde humana nem reagem com outros produtos químicos na baixa atmosfera.

O problema é que, embora os CFCs sejam inertes na superfície, a história muda na estratosfera.

“Os CFCs são emitidos na superfície. Fazemos uma geladeira, e o composto vaza, "disse Strahan." As emissões começam na troposfera (a camada atmosférica mais próxima da superfície da Terra) e seguem seu caminho até a estratosfera. "

Uma vez que os CFCs se difundam acima da proteção da camada de ozônio, A radiação ultravioleta os separa, liberando átomos de cloro altamente reativos. Inicialmente, estes reagem com outros produtos químicos para criar ácido clorídrico e nitrato de cloro - chamados de "gases de reservatório, "Strahan disse, porque eles normalmente armazenam cloro em moléculas estáveis.

Mas as regiões polares suportam reações químicas que não poderiam acontecer em nenhum outro lugar da Terra. O frio intenso dos invernos polares permite a formação de nuvens finas, apesar da baixa umidade atmosférica. E os ventos do vórtice polar circundam a região da Antártica, aprisionando os produtos químicos dentro de seus limites. O ácido clorídrico e o nitrato de cloro reagem nas superfícies dessas partículas finas de nuvem para liberar o cloro reativo mais uma vez, e quando o Sol retorna na primavera, a radiação ultravioleta inicia as reações catalíticas cloro-ozônio que destroem a camada de ozônio. Um átomo de cloro pode destruir milhares de moléculas de ozônio - e com milhões de toneladas de CFCs bombeados na atmosfera desde os anos 1920 até o início dos anos 1990, a região polar da Antártica foi a que mais sofreu os danos.

"Se não tivéssemos feito nada, se o Protocolo de Montreal não tivesse sido assinado, por esta altura as coisas teriam sido bastante desastrosas, "disse Newman." Os níveis de ozônio cairiam; Os níveis de UV estariam muito altos. Por causa do aumento da radiação UV na superfície, teríamos perdas de safra global, as pessoas queimariam de sol mais rápido e o câncer de pele aumentaria. Os preços dos alimentos disparariam; os pobres do mundo teriam sofrido muito. "

Primeiros passos para recuperação

Hoje, 33 anos depois, o buraco na camada de ozônio está mostrando seus primeiros sinais de recuperação. Strahan e sua colega Anne Douglass publicaram um dos primeiros estudos em 2018, confirmando que os níveis de cloro atmosférico estão caindo no mesmo ritmo com a redução da depleção do ozônio na Antártica - prova de que o Protocolo de Montreal está funcionando.

Esses primeiros sinais de esperança representam uma história de sucesso global:formuladores de políticas, cientistas e empresas de todo o mundo uniram forças para encontrar uma solução para um problema urgente. Muitos dos dados que possibilitaram essas decisões vieram de cientistas e instrumentos da NASA. Monitoramento contínuo de ozônio e outros gases residuais com base no solo e no espaço, pela NASA e outras instituições, ajudará a informar o desenvolvimento de políticas ambientais destinadas a garantir que os níveis continuem tendendo em uma direção positiva, mesmo em meio a outras mudanças, como o aquecimento do clima da Terra.

"Se você não sabe a quantidade de ozônio lá em cima, você não sabe se está melhorando ou piorando, "disse Strahan." Se mudar, foi variabilidade natural ou foi causada por humanos? Ter um longo registro de dados do ozônio e de outros gases diretamente relacionados à sua química é muito importante. "

Hoje, A NASA monitora o ozônio do espaço usando o Microwave Limb Sounder (MLS) e o Instrumento de Monitoramento de Ozônio a bordo de sua espaçonave Aura, e o MLS também mede gases traço contendo cloro. O estudo de 2018 de Strahan e Douglass usou medições de MLS de ácido clorídrico, uma forma que o cloro assume após destruir o ozônio, para calcular o cloro inorgânico estratosférico total acima da Antártica. Os compostos inorgânicos de cloro, como o ácido clorídrico, não têm moléculas de carbono, o que permite aos pesquisadores diferenciá-los do cloro ainda presente nos CFCs.

Adicionalmente, o Experimento III de Aerossol e Gás Estratosférico mede o ozônio e gases traço de seu ponto de vista a bordo da Estação Espacial Internacional, e o NASA-NOAA Ozone Mapping Profiler Suite a bordo do satélite Suomi-NPP mede o ozônio total da coluna e os perfis de ozônio. Esses instrumentos tinham precursores em satélites anteriores da NASA, e eles - junto com o espaço, medições aéreas e terrestres de organizações parceiras como a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional e parceiros globais - ajudarão os cientistas a acompanhar a recuperação do buraco na camada de ozônio.

"Quando se trata de um sinal claro de que o buraco na camada de ozônio está indo embora, ainda pode levar algumas décadas até que possamos olhar para cima e dizer que é menor a cada ano do que era no início dos anos 2000, "Strahan disse." Na maioria dos anos desde então, tem sido um pouco menor, mas ocasionalmente teremos um ano muito frio e um grande buraco novamente. Teremos esse tipo de variabilidade daqui para frente, mas assim que chegarmos a 2040 ou mais, haverá muito menos cloro que os buracos serão menores mesmo em anos frios. Vai ser um longo, estrada esburacada, mas estamos indo na direção certa. Precisamos apenas ser pacientes e manter o bom trabalho. "