O Oceano Antártico é uma vasta faixa de águas abertas que circunda todo o planeta entre a Antártica e as massas de terra do hemisfério sul. É o lugar mais nublado da Terra, e a quantidade de luz solar que reflete ou passa por essas nuvens desempenha um papel surpreendentemente importante no clima global. Afeta os padrões climáticos, correntes oceânicas, Cobertura de gelo do mar da Antártica, temperatura da superfície do mar e até precipitação nos trópicos.

Mas, devido ao quão remoto é o Oceano Antártico, houve muito poucos estudos reais sobre as nuvens ali. Por causa dessa falta de dados, modelos de computador que simulam os climas presentes e futuros superestimam a quantidade de luz solar que atinge a superfície do oceano em comparação com o que os satélites realmente observam. A principal razão para essa imprecisão é devido à forma como os modelos simulam nuvens, mas ninguém sabia exatamente por que as nuvens haviam sumido. Para que os modelos funcionem corretamente, os pesquisadores precisavam entender como as nuvens estavam se formando.

Para descobrir o que realmente está acontecendo nas nuvens sobre o Oceano Antártico, um pequeno exército de cientistas atmosféricos, incluindo nós, fui descobrir como e quando as nuvens se formam nesta parte remota do mundo. O que descobrimos foi surpreendente - ao contrário dos oceanos do hemisfério norte, o ar que amostramos sobre o Oceano Antártico quase não continha partículas da terra. Isso significa que as nuvens podem ser diferentes daquelas acima de outros oceanos, e podemos usar esse conhecimento para ajudar a melhorar os modelos climáticos.

Nuvens de gelo e nuvens líquidas

As nuvens são feitas de minúsculas gotículas de água ou cristais de gelo, ou geralmente uma mistura dos dois. Eles se formam em pequenas partículas no ar. O tipo de partícula desempenha um grande papel na determinação da formação de uma gota de líquido ou de um cristal de gelo. Essas partículas podem ser naturais, como o spray marinho, pólen, poeira ou mesmo bactérias - ou de fontes humanas, como carros, fogões, usinas de energia e assim por diante.

Para o olho destreinado, uma nuvem de gelo e uma nuvem de líquido são muito parecidas, mas eles têm propriedades muito diferentes. Nuvens de gelo refletem menos luz do sol, precipitam mais e não duram tanto quanto as nuvens líquidas. É importante para o tempo - e para os modelos climáticos - que tipos de nuvens estão ao redor.

Os modelos climáticos tendem a prever muitas nuvens de gelo sobre o Oceano Antártico e poucas nuvens líquidas em comparação com as leituras de satélite. Mas as medições de satélite em torno dos pólos são difíceis de fazer e menos precisas do que outras regiões, portanto, queríamos coletar evidências diretas de quantas nuvens líquidas estão realmente presentes e determinar por que havia mais do que os modelos prevêem.

Este era o mistério:por que existem mais nuvens líquidas do que os modelos pensam que existem? Para resolver isso, precisávamos saber que tipos de partículas estão flutuando na atmosfera ao redor da Antártica.

Antes de irmos lá, tínhamos algumas pistas.

Estudos de modelagem anteriores sugeriram que as partículas formadoras de gelo encontradas no Oceano Antártico podem ser muito diferentes daquelas encontradas no Hemisfério Norte. A poeira é uma grande semeadora de nuvens de gelo, mas devido à falta de fontes de terra empoeiradas no hemisfério sul, alguns cientistas levantaram a hipótese de que outros tipos de partículas podem estar conduzindo a formação de nuvens de gelo sobre o Oceano Antártico.

Uma vez que a maioria dos modelos são baseados em dados do Hemisfério Norte, se as partículas na atmosfera fossem de alguma forma diferentes no hemisfério sul, isso pode explicar os erros.

Mapas bacterianos

É difícil medir diretamente a composição das partículas sobre o Oceano Antártico - simplesmente não há muitas partículas ao redor. Então, para nos ajudar a rastrear o que está dentro das nuvens, usamos uma abordagem indireta:as bactérias no ar.

A atmosfera está cheia de microorganismos que são carregados por centenas a milhares de quilômetros pelas correntes de ar antes de retornar à Terra. Essas bactérias são como placas de veículos aerotransportadas, eles são únicos e informam de onde o carro - ou o ar - veio. Uma vez que os cientistas sabem onde a maioria das bactérias vive, é possível observar os micróbios em uma amostra de ar e determinar de onde veio esse ar. E uma vez que você sabe disso, você também pode prever de onde vêm as partículas do ar - o mesmo lugar em que as bactérias normalmente vivem.

A fim de coletar amostras de bactérias transportadas pelo ar nesta remota região oceânica, um de nós partiu no Australian Marine National Facility R / V Investigator para uma expedição de seis semanas. O tempo estava turbulento e as ondas costumavam ser brancas, mas por um a dois dias de cada vez, aspiramos o ar da proa do navio por meio de um filtro que captava as partículas transportadas pelo ar e as bactérias. Em seguida, congelamos os filtros para manter o DNA bacteriano intacto.

Bactéria oceânica sozinha

Na maioria das regiões oceânicas do mundo, especialmente no hemisfério norte, onde há muita terra, o ar contém partículas marinhas e terrestres. Isso é o que esperávamos encontrar no sul.

Com os filtros congelados em segurança em nosso laboratório no Colorado, extraímos DNA da bactéria e o sequenciamos para determinar quais espécies capturamos. Para nossa surpresa, as bactérias eram essencialmente todas as espécies marinhas que vivem no Oceano Antártico. Quase não encontramos bactérias terrestres.

Se a bactéria fosse do oceano, então, o mesmo aconteceu com as partículas formadoras de nuvens. Essa era a resposta que procurávamos.

As partículas de nucleação de gelo são muito raras na água do mar e as partículas marinhas são muito boas na formação de nuvens líquidas. Com partículas principalmente marítimas no ar, esperaríamos que as nuvens fossem feitas principalmente de gotículas de líquido, que é o que observamos. Como a maioria dos modelos trata as nuvens nesta região da mesma forma que tratam as nuvens do hemisfério norte, mais empoeirado, não é de admirar que os modelos estivessem errados.

Daqui para frente

Agora que sabemos que as nuvens do Oceano Antártico no verão estão sendo formadas por partículas puramente marinhas, precisamos descobrir se o mesmo é verdade em outras estações e em altitudes mais elevadas. O projeto maior, que envolvia aviões, bem como navios, deu aos cientistas atmosféricos uma ideia muito melhor das nuvens, tanto perto da superfície do oceano quanto no alto da atmosfera. Os modeladores climáticos entre nós já estão incorporando esses novos dados em seus modelos e esperamos ter resultados para compartilhar em breve.

Descobrir que as partículas transportadas pelo ar sobre o Oceano Antártico são principalmente provenientes do oceano é uma descoberta notável. Não apenas melhora os modelos climáticos globais, também significa que confirmamos que o Oceano Antártico é uma das regiões mais preservadas do ponto de vista ambiental da Terra - um lugar que provavelmente mudou muito pouco devido às atividades humanas. Esperamos que nosso trabalho melhore os modelos climáticos, mas também forneceu aos pesquisadores uma base de como é um ambiente marinho verdadeiramente intocado.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.