Un polvo muy común posee una eficacia sorprendente para hacer aparecer hielo en las nubes.
En una nube fría, las gotas de agua no necesariamente se congelan en cuanto la temperatura baja de 0 °C. Pueden permanecer líquidas muy por debajo de ese umbral. Sin embargo, la presencia de diminutas partículas cambia la situación: algunas ofrecen una superficie sobre la que las primeras moléculas de agua pueden organizarse para formar hielo, iniciando el cambio de estado.
Nubes vistas desde un avión.
Imagen de Wikimedia
Entre estas partículas, la microclina intriga desde hace tiempo a los investigadores. Este mineral pertenece a la familia de los feldespatos, muy extendidos en las rocas. Una vez arrancados del suelo, diminutos granos pueden ser transportados por la atmósfera. La microclina favorece especialmente bien la formación de hielo, aunque hasta ahora no estaba clara la razón.
Un equipo internacional examinó su superficie a escala de unos pocos milmillonésimas de metro. Los investigadores compararon la microclina con la sanidina, un mineral muy similar. En la sanidina, el hielo aparece sobre todo cerca de pequeños escalones presentes en la superficie, tal como habían previsto las observaciones anteriores.
La microclina se comporta de otro modo. Los experimentos muestran que el hielo puede empezar a formarse en zonas planas, sin ningún defecto particular que sirva como punto de partida. Este resultado indica que la capacidad del mineral no depende únicamente de grietas, escalones u otras irregularidades microscópicas.
Simulación de un nanocristal de hielo en contacto con superficies de microclina y sanidina.
Crédito: Schneider et al. / Nature Communications — CC BY 4.0
Para comprender este comportamiento, el equipo completó sus observaciones con simulaciones a escala atómica. Una disposición particular de las moléculas en el hielo concuerda bien con la organización de los átomos en la superficie de la microclina. Esta correspondencia facilita la formación de las primeras estructuras de hielo.
En otras palabras, la propia geometría del mineral puede ayudar al agua a adoptar la organización necesaria para congelarse. Los investigadores subrayan que es necesario considerar varias orientaciones posibles del hielo para detectar esta correspondencia. Por tanto, los modelos más sencillos podrían pasar por alto el mecanismo observado.
Este fenómeno es importante más allá del laboratorio. El hielo presente en las nubes participa en su evolución y en la formación de las precipitaciones. Comprender por qué algunos polvos son más eficaces que otros puede mejorar la representación de estos procesos en los modelos atmosféricos.
Ahora los investigadores deben determinar cómo resiste este mecanismo en las condiciones reales de la atmósfera. Un grano de polvo natural puede presentar defectos, moléculas u otros depósitos ausentes en una superficie preparada en el laboratorio. Medir su influencia permitirá acercar estas observaciones nanométricas al comportamiento de las nubes reales.