Las partículas orgánicas de los aerosoles atmosféricos son ¡sólidos!

Las partículas de los aerosoles orgánicos secundarios (AOS) se forman en la atmósfera por la oxidación de compuestos orgánicos volátiles (COV) provenientes en su mayoría (90%) de plantas. Los AOS influyen en el clima de la Tierra de dos formas fundamentalmente: dispersando la radiación solar y actuando como núcleos para la formación de nubes. Por tanto, un conocimiento preciso de sus características físicoquímicas y de los procesos por los que se forman es fundamental para la elaboración de modelos. Un artículo publicado en Nature por un equipo de investigadores encabezado por Annele Virtanen, de la Universidad de Tecnología de Tampere (Finlandia), aporta por primera vez pruebas directas de que las partículas de los AOS, que en los modelos aparecen como líquidas, en realidad son sólidos amorfos.

Los experimentos realizados por el equipo de investigadores no pueden ser más sencillos. En primer lugar los científicos capturaron partículas de AOS de una cámara de crecimiento de plantas que contenía plantones de pino albar (Pinus sylvestris). Las plantas emiten terpenoides (COV naturales) que reaccionan con los radicales hidroxilo (OH-) y el ozono (O3) para formar partículas de AOS. Posteriormente el equipo hizo colisionar las partículas con un sustrato metálico. Si hubiesen estado en un estado líquido las partículas se abrían adherido a la superficie, pero rebotaron.

En el mismo dispositivo se realizaron colisiones empleando otras partículas de aerosol con fases en estados conocidos, tanto líquidos, como sólidos amorfos y cristalinos. Esto permitió hacer una comparación con las partículas de AOS y llegar a la conclusión de que éstas son sólidos amorfos. Posteriormente una microscopía electrónica vino a confirmar los resultados.

Los investigadores repitieron los experimentos tomando las muestras esta vez en un bosque de Finlandia. Si bien el comportamiento de estas partículas de AOS atmosféricas no era exactamente igual que el de las de la cámara de crecimiento, el factor de rebote era más bajo, aún era significativamente mayor que el de las partículas líquidas (dioctil sebacato) y algo mayor que el de las cristalinas (sulfato de amonio).

La creencia de que el tipo más importante de partícula presente en la atmósfera, el componente orgánico de las partículas de aerosol atmosférico, sea un líquido, está muy arraigada. Sin embargo el que sea un sólido cambia, posiblemente de forma significativa, sus efectos e implica, probablemente, la necesidad de revisar los modelos climáticos y de predicción meteorológica. Así, por ejemplo, una partícula sólida tiene una vida media superior a la de un líquido debido a los límites de difusión para el transporte de reactivos al interior de las partículas, incluído el agua. Esto quiere decir que el envejecimiento de los aerosoles en la atmósfera se verá afectado, así como su capacidad para actuar como núcleos de condensación para la formación de nubes, lo que tiene implicaciones obvias sobre el papel de la AOS en el clima.

Este descubrimiento no significa que los modelos climáticos actuales estén completamente equivocados, pero sí permite mejorar el tratamiento de las mayores incertidumbres en esos modelos, que tienen que ver, precisamente, con los efectos refrigerantes de los aerosoles.

Referencia:

Virtanen, A., Joutsensaari, J., Koop, T., Kannosto, J., Yli-Pirilä, P., Leskinen, J., Mäkelä, J., Holopainen, J., Pöschl, U., Kulmala, M., Worsnop, D., & Laaksonen, A. (2010). An amorphous solid state of biogenic secondary organic aerosol particles Nature, 467 (7317), 824-827 DOI: 10.1038/nature09455