La química de los copos de nieve aporta datos útiles sobre el ozono

Fuente: Purdue University news 2009

Las formas únicas de cristales de nieve y las complejas reacciones químicas que ocurren en sus superficies podrían dar pistas sobre la pérdida de ozono al nivel superficial.
(Foto: Purdue University/Shepson Lab)

Muchos procesos químicos tienen lugar en la superficie del hielo. Entendiendo mejor la estructura física de los cristales de los copos de nieve, cómo crecen y por qué toman sus formas específicas, es posible hacerse una mejor idea de la química que tiene lugar en esa superficie

Eso lo tiene muy claro Travis Knepp de la Universidad Purdue, especialista en química analítica que estudia los fundamentos de la estructura de los copos de nieve para profundizar en la dinámica de la reducción de la capa de ozono en el Ártico.

Su trabajo sobre la estructura de los copos de nieve y cómo ésta es afectada por la temperatura y la humedad lo desarrolla en una cámara especial de laboratorio no más grande que un refrigerador pequeño. Knepp puede hacer crecer copos de nieve todo el año. La temperatura de su cámara va desde unos 40 grados Celsius bajo cero hasta unos 40 sobre cero.

Knepp y Paul Shepson están estudiando los cristales de los copos de nieve y el por qué se dan transiciones abruptas en sus formas a temperaturas diferentes. Las diferencias que observan no sólo explican por qué dos copos de nieve nunca son idénticos, sino que también van a ser de utilidad para su investigación sobre el ozono en la región del Océano Ártico.

En la superficie de todo hielo hay una capa muy delgada de agua líquida. Aún cuando el hielo se encuentre bien por debajo del punto de congelación del agua, siempre está presente esta capa delgada de agua que existe en forma líquida. Por eso, el hielo es tan resbaladizo.

Esta capa delgada de agua existe en la parte superior y en las laterales de un cristal de copo de nieve. Su presencia causa que el cristal tome formas diferentes a medida que cambian la temperatura y la humedad. Los cristales de los copos transitan a otras formas, y a veces vuelven a la original, al producirse estos cambios.

Lo importante es que el espesor de esta capa delgada de agua es lo que dicta la forma general que asume el cristal del copo de nieve.

Este conocimiento tiene utilidad práctica para los trabajos de Knepp y sus colegas sobre el ozono atmosférico, que abarca también al ozono presente a poca altura.

El ozono a nivel de superficie es muy importante. Le da a la atmósfera la capacidad de limpiarse a sí misma. Sin embargo, también es tóxico para los humanos, y hasta para la vegetación, si está en altas concentraciones, como las presentes en diversas formas de contaminación industrial.

En la superficie de la nieve tienen lugar regularmente reacciones químicas complejas. Estas reacciones, en las que interviene la capa delgada de agua de la superficie de los cristales de nieve, causa la liberación de ciertos compuestos químicos que reducen el nivel de ozono a poca altura.

El ritmo de estas reacciones está limitado parcialmente por el área de la superficie de los cristales de nieve.

La necesidad de entender estas reacciones químicas intrincadas y sus implicaciones para la reducción del ozono impulsa a los investigadores a continuar estudiando los copos de nieve.

Información adicional en: Atmospheric Chemistry and Physics