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Un equipo de investigadores ha detectado directamente partículas biológicas en los cristales de hielo que forman las nubes gracias a un espectrómetro de masas a bordo de un avión.

Vista exterior desde el avión C-130 utilizado en el estudio. Foto: Andrew J. Heymsfield, NCAR.

La vida no solamente se adapta al entorno, también consigue cambiar o influir el propio entorno, alterando cosas como el clima. Ya comentamos en esta web un resultado bello sobre cómo ciertas bacterias habían evolucionado para cristalizar a su alrededor moléculas de agua y así abandonar su viaje por la atmósfera y dejarse caer con la lluvia. Obviamente este no es el único caso de núcleo de condensación. En un estudio reciente se han investigado los diferentes orígenes de estos núcleos.
Kerri Pratt, Kim Prather, de la Universidad de San Diego, y sus colaboradores tomaron muestras de gotas de agua y cristales de hielo a gran altura. El análisis posterior de estas muestras ha mostrado que los núcleos de condensación sobre los que crecen estos cristales están compuestos de polvo o de partículas biológicas tales como bacterias, esporas de hongos y materiales vegetales. Aunque se sabe desde hace tiempo que los microorganismos o partes de ellos viajan largas distancias en la atmósfera, este estudio es el primero en recoger datos in situ sobre su participación en el proceso de formación de los cristales de hielo que forman las nubes.
Lo interesante de este estudio, ya publicado en Nature Geoscience, es que puede servir para saber cómo está determinado el clima por las diferentes fuentes de partículas que forman los núcleos de condensación, sobre todo si se analiza su abundancia relativa, naturaleza, origen etc. Téngase también en cuenta que el cambio climático afectará también a las fuentes de estas partículas y, por tanto, afectará a la formación de nubes y al régimen de lluvias.
El efecto de este conjunto de partículas, denominado aerosol, sobre la formación de nubes es para los científicos uno de los aspectos del tiempo atmosférico y del clima más difíciles de entender. En modelos de cambio climático es complicado introducir el efecto que el propio cambio climático tendrá sobre la vida y el efecto de esto tendrá sobre el clima. El efecto del aerosol es uno de los parámetros más difíciles de introducir en dichos modelos a la hora de predecir el clima futuro.
Estos investigadores intentan investigar este asunto mediante la toma de muestras directamente de las nubes con un avión que las atraviesa. Uno de los aspectos es precisamente determinar la composición química de los núcleos de condensación sobre los que crecen los cristales de hielo a partir del vapor de agua.
El análisis reveló que hay tanto partículas de polvo de origen mineral como partículas de origen biológico y que éstas juegan un papel muy importante en el proceso.
Entre los materiales que los componen están el polvo, el hollín, bacterias, polen, etc. Muchas de estas partículas viajan miles de kilómetros y forman lo que se puede llamar el “esqueleto” de las nubes. Alrededor de estos núcleos se condensa hielo o agua que forman gotas o cristales de hielo. Cuando crecen lo suficiente caen en forma de lluvia.
Los científicos intentan comprender cómo se forman estos núcleos y cómo influyen en las nubes, pues éstas juegan un papel crítico al enfriar la atmósfera y determinar las precipitaciones a nivel regional. Cualquier trozo de información que permita entender el proceso de precipitación es crítica.
ICE-L fue el primer experimento a bordo de un avión dedicado al estudio in situ del aerosol. Para ello se vale de un espectrómetro de masas, el A-ATOFMS o «Shirley», desarrollado por la Universidad de San Diego y financiado por la NSF. El avión C-130 vuela a través de las nubes y recogen muestras directamente en ellas. Los científicos realizan medidas y analizan los residuos que encuentran. Éstos encontraron, a partir del análisis atómico, que además del polvo mineral, la mitad de los núcleos de condensación tienen origen biológico. Todo ello en tiempo real.
Estos investigadores también han sido capaces de determinar el origen geográfico de las partículas del aerosol. Así por ejemplo la fuente del polvo suele ser Asia y África.
Los hallazgos sugieren que las partículas biológicas son barridas por tormentas de polvo y que éstas ayudan a la formación de nubes de cristales de hielo. Al parecer la región de origen es determinante. Por ejemplo, la pruebas preliminares sugieren que el polvo transportado desde Asia puede influir en las precipitaciones de Norteamérica. Esto es un bonito ejemplo de cómo la Tierra es una unidad indisoluble y de cómo los cambios ecológicos introducidos en una región pueden influir directamente, y sin mediación de efecto mariposa alguno, al clima local en otra región muy alejada de la primera.
Estos investigadores esperan usar los datos obtenidos en estos experimentos en el diseño de futuros estudios y así saber mejor el papel de estas partículas en el proceso de inicio de las lluvias y nevadas.

Fuentes y referencias:
Web del proyecto.
Las bacterias hacen llover.