La atmósfera de la Tierra ha incrementado su capacidad para eliminar contaminantes del aire, incluido el metano, un potente gas que contribuye al calentamiento global.
Publicado en Nature Communications, un estudio reciente sobre la capacidad autolimpiante de la atmósfera se centró en medir la cantidad de su esquivo conductor, el radical hidroxilo (OH), apodado el “detergente de la atmósfera” por el Nobel Paul Crutzen.
Aplicando un método avanzado para analizar dos mediciones de larga duración de muestras de aire de Nueva Zelanda y la Antártida desde finales de la década de 1980, la investigación del Instituto Nacional de Investigación Atmosférica y del Agua de Nueva Zelanda (NIWA) reveló una tendencia significativa en la capacidad de la atmósfera de eliminar contaminantes.
La investigación resalta que sin la mayor capacidad de limpieza del hidroxilo, el metano habría contribuido aún más al calentamiento global.
Un estudio a largo plazo sobre cómo la atmosfera puede eliminar contaminantes
El estudio a largo plazo, realizado por científicos del NIWA junto con investigadores de la Universidad Victoria de Wellington, GNS Science y un colaborador de Finlandia, muestra que la capacidad autolimpiante de la atmósfera ha ido fortaleciéndose en el hemisferio sur desde aproximadamente 1997.
La investigación, que abarca 33 años, se enfocó en el oxidante más potente de la atmósfera, el OH, y utilizó el monóxido de radiocarbono (14CO) como marcador confiable. Esta rara forma de monóxido de carbono se produce cuando los rayos cósmicos impactan la atmósfera terrestre; su tasa de producción y eliminación por el OH son bien conocidas.
El OH es altamente reactivo y de vida muy breve, comenta la científica atmosférica del NIWA, Sylvia Nichol. “El OH es un diminuto depurador químico. Se forma por un átomo de hidrógeno y otro de oxígeno, con un electrón libre no apareado. Se genera en la atmósfera cuando la luz ultravioleta del sol interactúa con el ozono en presencia de vapor de agua.
“Reacciona con gases traza nocivos, como el monóxido de carbono y el metano, en la capa más baja de la atmósfera, la troposfera, que se extiende hasta una altura promedio de 11 kilómetros (36.000 pies) desde la superficie de la Tierra.
“En la década de 1970, un descubrimiento clave fue que el OH se produce en la troposfera mediante reacciones que permiten la oxidación de gases como el monóxido de carbono, el metano y el etano. Aunque la vida útil del OH puede ser de menos de un segundo aproximadamente, juega un rol crucial en la troposfera”, explica Nichol.
Dado que el altamente reactivo hidroxilo controla la vida atmosférica de la mayoría de los gases, su presencia es fundamental para regular las concentraciones de algunos gases de efecto invernadero, en particular el metano, afirma Nichol.
“Aunque los radicales hidroxilo aparecen en cantidades mínimas por un corto período, eliminan el monóxido de carbono y casi el 90% del metano del aire, por lo que son vitales para mantener la calidad del aire”.
La dinámica del OH, junto con sus concentraciones muy bajas, lo hace notoriamente difícil de observar y cuantificar directamente, añade el técnico principal de NIWA, Gordon Brailsford, quien ha pasado décadas recolectando muestras de aire.
“La luz ultravioleta influye en la producción de hidroxilo, por lo que los niveles de este limpiador atmosférico varían enormemente a diario y anualmente. El OH solo se forma durante el día, lo que significa que desciende a casi cero durante la noche y es más frecuente en verano”.
Intentos previos de monitorear las tendencias del OH utilizaron metilcloroformo, pero este compuesto se eliminó gradualmente según el Protocolo de Montreal de 1987 para proteger la capa de ozono, volviendo su uso impráctico, señala Brailsford.
Registros de dos estaciones de monitoreo remotas del hemisferio sur desde finales de los años 80 han generado datos de calidad para el análisis. “Mediciones regulares y consistentes a lo largo de 33 años en dos sitios proporcionan la primera evidencia de un aumento de OH a largo plazo”, según Brailsford.
Implicaciones del fortalecimiento del OH
La Estación de Investigación Atmosférica Baring Head, situada en las afueras de la ventosa capital de Nueva Zelanda, Wellington, es reconocida internacionalmente por su monitoreo a largo plazo del aire limpio.
“Unos 4.000 kilómetros más al sur, el laboratorio conjunto neozelandés-estadounidense Arrival Heights en la isla Ross de la Antártida está muy alejado de la contaminación humana y se recogen muestras de aire incluso durante los cinco meses de oscuridad de cada año. Ambas series de mediciones son los registros más largos y consistentes del mundo de 14CO como marcador de cambios en la química atmosférica“.
El procesamiento de las muestras requiere muchos pasos, dice la técnica principal Rowena Moss, quien ha dedicado más de 10.000 horas al proyecto. “Se recogieron grandes muestras de aire, hasta 1.000 litros, en cilindros de gas, luego se secaron, se comprimieron, se enfriaron para eliminar el CO2 ambiental y se concentraron hasta una cantidad microscópica de monóxido de carbono y sus isótopos.
“Las muestras de las dos estaciones de observación han demostrado ser reveladoras sobre el papel del OH para eliminar contaminantes”, dice el autor principal del artículo, el científico atmosférico y climático Dr. Olaf Morgenstern, cuyo trabajo ha ampliado un modelo “química-clima” desarrollado anteriormente.
“Los datos de Nueva Zelanda desde 1997 muestran una disminución anual del 12% (+/- 2%) en 14CO. Las mediciones de la Antártida muestran una caída aún mayor del 43% (+/- 24%) pero solo durante diciembre a enero, el punto más alto del verano en el hemisferio sur.
“Los resultados de esta investigación sugieren que la capacidad oxidante de la atmósfera, impulsada por el hidroxilo, ha ido fortaleciéndose en las últimas décadas. Los hallazgos confirman y respaldan nuestros modelos y corroboran los de todo el mundo que sugieren que el OH ha ido aumentando a nivel global”.
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