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Scienziati scioccati, i fulmini possono pulire l'atmosfera

1 Novembre 2021

Redazione Web
Scienziati scioccati, i fulmini possano pulire l'atmosfera

Gli scienziati sono scioccati nello scoprire quanto i fulmini puliscano l'atmosfera.

I fulmini possono giocare un ruolo molto più grande di quanto si pensasse in un processo fondamentale che pulisce la nostra atmosfera dagli inquinanti, secondo i risultati di un nuovo studio.

Una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Science suggerisce che le tempeste elettriche producono grandi quantità di molecole chiamate radicali ossidanti che abbattono gas come il monossido di carbonio e il metano nell'atmosfera. Questi inquinanti atmosferici possono contribuire al riscaldamento globale e danneggiare lo strato di ozono.

Il monossido di carbonio e il metano si fanno strada nell'atmosfera sia da fonti naturali che industriali. Il metano è prodotto dal decadimento delle piante, ma è anche rilasciato dallo sviluppo di petrolio e gas e dall'agricoltura. Il monossido di carbonio e altri idrocarburi inquinanti possono essere prodotti dall'industria e dagli incendi.

Ma i processi naturali nell'atmosfera, guidati in gran parte dalla luce del sole, producono molecole chiamate radicali, tra cui il più importante è l'idrossile. Queste molecole sono chimicamente molto attive (il che significa che sono molto più propense a reagire con altre molecole) e possono reagire con gli inquinanti per formare nuovi composti che sono innocui o che possono più facilmente attaccarsi all'acqua ed essere fatti piovere dall'aria.

All'inizio non credevamo ai segnali che ricevevamo. Erano così grandi, mille volte più grandi dei più grandi che abbiamo mai visto". La nuova ricerca guidata da William Brune, un illustre professore di meteorologia alla Penn State University, ha scoperto che i fulmini producono molte più molecole di quelle che erano state precedentemente comprese.  Il suo lavoro suggerisce che più del 10 per cento della fornitura dell'atmosfera di questi radicali pulitori potrebbe essere prodotta dalle tempeste di fulmini. Il lavoro ha comportato il volo di un aereo di ricerca DC-8 della NASA attraverso profondi temporali convettivi per raccogliere dati. Secondo Brune, non era così pericoloso come sembra. "È stato molto divertente, in realtà. I piloti sono semplicemente straordinari. Sanno cosa stanno facendo. Sanno come mantenere l'aereo sicuro. Ma è davvero interessante perché si arriva a vedere la convezione profonda, che è molto, molto forte", ha detto.

"Stavamo facendo questo studio nel 2012, sorvolando gli Stati Uniti centrali e cercando di guardare cosa stava andando nelle tempeste in termini di chimica, cosa stava uscendo dalla cima", ha detto Brune. "E con nostra sorpresa, abbiamo visto quantità molto, molto, molto grandi di OH [molecole di idrossile]. All'inizio non credevamo ai segnali che ricevevamo. Erano così grandi, mille volte più grandi dei più grandi che abbiamo mai visto". I dati raccolti dall'aereo sono stati confrontati con quelli raccolti dai ricevitori radio a terra che monitorano i lampi nelle nuvole. Le due serie di dati hanno confermato la produzione di alti livelli di radicali idrossili da parte dei fulmini.

"Guarda un po', i due dati si sovrapponevano in termini di dove avvenivano i fulmini", ha detto Brune. I radicali idrossilici sono prodotti quando l'energia del fulmine rompe il vapore acqueo nell'atmosfera. "Si può pensare all'acqua con un atomo di idrogeno rimosso e poi vuole indietro quell'idrogeno", ha detto Brune. "Quindi diventa molto reattivo mentre va e cerca di recuperare l'idrogeno". Ciò significa che il radicale idrossile è molto incline a reagire con molecole di metano o monossido di carbonio. Brune ammette che è difficile valutare l'efficacia di questo processo su scala globale. I risultati di questo studio si basano su un numero limitato di voli su una piccola sezione degli Stati Uniti. Ci sono ancora molte altre informazioni che devono essere raccolte per creare un quadro globale. Ma Brune ritiene che l'idrossile generato dai fulmini abbia un impatto sostanziale in tutto il mondo.

I modelli precedenti suggerivano che il fulmine non fosse un contributo significativo al processo di pulizia. "La nostra stima migliore ora è ovunque dal due per cento, che è abbastanza importante, a più del 10 per cento, che è abbastanza importante per la quantità totale di pulizia dell'atmosfera", ha detto. Queste stime potrebbero cambiare con il riscaldamento del pianeta. Alcuni modelli di cambiamento climatico suggeriscono un aumento dell'attività dei temporali, che significherebbe la produzione di più idrossili e quindi più pulizia atmosferica in futuro. Altri modelli climatici suggeriscono che potrebbero non esserci così tanti fulmini, ma che saranno più intensi, il che altererebbe anche i numeri.

In ogni caso, i futuri modelli di inquinamento globale e di cambiamento climatico dovranno prendere in considerazione questa nuova comprensione della pulizia atmosferica. I modelli esistenti potrebbero aver bisogno di un aggiornamento.

"Se l'OH generato dai fulmini è efficace al 10 per cento, i modelli che stimano l'altra parte sono troppo alti del 10 per cento", ha detto Brune. "E così questo porterà la gente a pensare molto duramente a come si fa a mettere in un modello qualcosa che è creato da un flash? Un problema molto difficile".

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