quinta-feira, 11 de outubro de 2012

Cientistas afirmam dióxido de carbono ‘corrói o gelo

Zhao Qin com um pedaço de gelo em frente ao modelo atômico usado para simular o efeito do dióxido de carbono sobre a quebra do gelo. (Cortesia: MIT)

 

          A concentração de dióxido de carbono na atmosfera aumentou de aproximadamente 280 ppm na época da revolução industrial para cerca de 390 ppm nos dias de hoje. Atualmente, pesquisadores dos EUA têm realizado simulações ao nível atômico que sugerem que o aumento das concentrações de CO2 faz com que o gelo se torne mais frágil, ou seja, mais propenso a quebras ou rachaduras. Embora o trabalho esteja voltado para pequenos "nanocristais" de gelo, o grupo de pesquisadores acredita que isto possa aumentar a nossa compreensão sobre rachaduras em estruturas maiores, como geleiras e calotas polares.

          "Estes resultados sugerem que a composição química da atmosfera pode ser crucial para mediar o movimento e/ou de fusão de grandes volumes de gelo, além do efeito da temperatura global", explica Markus Buehler do Massachusetts Institute of Technology (MIT). "Num certo sentido, a fratura do gelo devido ao dióxido de carbono é semelhante à distribuição de materiais devido à corrosão, como por exemplo: quando as estruturas de um carro, de um prédio ou de um central energética são ‘corroídas’ por agentes químicos, levando-as a se deteriorarem lentamente. Na caso do gelo, o dióxido de carbono pode desempenhar o papel de um agente corrosivo e levar à desestabilização da estrutura."

          As geleiras e calotas polares recobrem 7% da Terra, uma área maior do que a Europa e América do Norte. Refletem de 80 a 90% da radiação solar incidente e atuam como um sumidouro de carbono - o que significa que o derretimento significativo poderia criar um ciclo de realimentação e impulsionar ainda mais o aquecimento.

Quebra de ligações

          "Da mesma maneira que para outros materiais, o processo de fratura de grandes volumes de gelo, ex.: geleiras, é geralmente iniciada por um única rachadura propagando-se nos cristais de gelo pela quebra das ligações de hidrogênio entre as moléculas de água", diz Buehler. "Estas fissuras eventualmente crescem e quebram a geleira inteira a partir da propagação e ramificação em grandes distâncias. Fraturas de gelo em macro-escala ocorreram recentemente perto da Geleira de Pine Island (Antártida), gerando um iceberg com uma área do mesmo tamanho da cidade de Berlim. "

          Buehler e o colega Zhao Qin realizaram simulações atômicas para examinar o efeito do dióxido de carbono no crescimento sobre a quebra do gelo e calcularam que o gelo contendo 2% de dióxido de carbono era 38% menos resistente do que o gelo puro.

 

As moléculas se movem em direção à extremidade da rachadura

          O grupo de pesquisa verificou que o dióxido de carbono rompe as ligações de hidrogénio entre as moléculas de água no gelo, uma vez que os átomos de oxigénio nos gases apresentam uma carga parcial negativa e são atraídas para os átomos de hidrogénio carregados positivamente provenientes da água. Nas simulações, foi observado que as moléculas de dióxido de carbono anexadas à superfície rachada moviam-se para a extremidade da rachadura, quebrando as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água.

          "Se as calotas polares e geleiras continuarem a rachar e a quebrar-se em pedaços, a área da superfície exposta ao ar iria aumentar significativamente, podendo levar ao derretimento acelerado à redução da área coberta por gelo da Terra", diz Buehler. "As consequências dessas mudanças ainda precisam ser exploradas pelos especialistas, mas elas podem contribuir para as mudanças do clima global."

          Buehler, diz que a técnica utilizada no estudo foi aplicada também no estudo das propriedades mecânicas de materiais proteicos e poliméricos, cujas estruturas são normalmente estabilizadas por pontes de hidrogénio. "Para essas estruturas, descobrimos que as condições químicas, por exemplo: pH, concentração iônica e tipo de íon são muito importantes em afetar as estruturas dos materiais e as funções mecânicas", diz ele. "Estes resultados nos levam a afirmar que o dióxido de carbono diminui a força das ligações de hidrogênio na ponta da rachadura, contribuindo para a compreensão de uma das substâncias mais abundante e crítica para o clima do nosso planeta – á água congelada ou gelo ".

Buehler e Qin reportam que seu trabalho no Journal of Physics D: Applied Physics . Afirmam que são necessárias mais pesquisas para vincular a visão microscópica às propriedades macroscópicas do gelo, das geleiras e de outras estruturas geologicamente relevantes.

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