Os aerossóis na atmosfera reagem à luz solar incidente. Essa luz é amplificada no interior das gotículas e partículas do aerossol, acelerando as reações. Os pesquisadores da ETH agora conseguiram demonstrar e quantificar esse efeito e recomendam incluí-lo em futuros modelos climáticos.
Gotas líquidas e partículas muito finas podem prender a luz – semelhante à forma como a luz pode ser capturada entre dois espelhos. Como resultado, a intensidade da luz dentro deles é amplificada. Isso também acontece em gotículas de água muito finas e partículas sólidas em nossa atmosfera, ou seja, aerossóis. Usando microscopia de raios-X moderna, os químicos da ETH Zurich e do Instituto Paul Scherrer (PSI) investigaram como a amplificação da luz afeta os processos fotoquímicos que ocorrem nos aerossóis. Eles foram capazes de demonstrar que a amplificação da luz faz com que esses processos químicos sejam duas a três vezes mais rápidos, em média, do que seriam sem esse efeito.

Usando a Swiss Light Source no PSI, os pesquisadores estudaram aerossóis que consistem em minúsculas partículas de citrato de ferro(III). A exposição à luz reduz este composto a citrato de ferro(II). A microscopia de raios X permite distinguir áreas dentro das partículas de aerossol compostas de citrato de ferro(III) daquelas compostas de citrato de ferro(II) com uma precisão de 25 nanômetros. Dessa forma, os cientistas puderam observar e mapear em alta resolução a sequência temporal dessa reação fotoquímica em partículas individuais de aerossol.

Deterioração por exposição à luz

“Para nós, o citrato de ferro(III) foi um composto representativo que foi fácil de estudar com nosso método”, diz Pablo Corral Arroyo, pós-doutorando no grupo liderado pela professora Ruth Signorell da ETH e principal autora do estudo. O citrato de ferro (III) representa toda uma gama de outros compostos químicos que podem ocorrer nos aerossóis da atmosfera. Muitos compostos orgânicos e inorgânicos são sensíveis à luz e, quando expostos à luz, podem se decompor em moléculas menores, que podem ser gasosas e, portanto, escapar. "As partículas de aerossol perdem massa dessa maneira, alterando suas propriedades", explica Signorell. Entre outras coisas, eles espalham a luz do sol de maneira diferente, o que afeta os fenômenos climáticos e climáticos. Além disso, suas características como núcleos de condensação na formação de nuvens mudam.

Como tal, os resultados também têm um efeito sobre a pesquisa climática. “Os atuais modelos de computador da química atmosférica global ainda não levam em conta esse efeito de amplificação de luz”, diz o professor Signorell da ETH. Os pesquisadores sugerem incorporar o efeito nesses modelos no futuro.

Tempos de reação não uniformes nas partículas

Agora precisamente mapeada e quantificada, a amplificação da luz nas partículas ocorre através de efeitos de ressonância. A intensidade da luz é maior no lado da partícula oposto ao que a luz está brilhando. “Neste hotspot, as reações fotoquímicas são até dez vezes mais rápidas do que seriam sem o efeito de ressonância”, diz Corral Arroyo. Calculada a média de toda a partícula, isso dá uma aceleração pelo fator acima mencionado de dois a três. As reações fotoquímicas na atmosfera geralmente duram várias horas ou até dias.

Usando os dados de seu experimento, os pesquisadores conseguiram criar um modelo de computador para estimar o efeito em uma série de outras reações fotoquímicas de aerossóis típicos na atmosfera. Descobriu-se que o efeito não se refere apenas às partículas de citrato de ferro(III), mas a todos os aerossóis – partículas ou gotículas – feitos de compostos que podem reagir com a luz. E essas reações também são duas a três vezes mais rápidas, em média.

A pesquisa foi publicada na Science . + Explorar mais

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