Uma poeira muito comum possui uma eficiência surpreendente para fazer surgir gelo nas nuvens.
Em uma nuvem fria, as gotículas de água não congelam necessariamente assim que a temperatura cai abaixo de 0 °C. Elas podem permanecer líquidas bem abaixo desse limite. A presença de partículas minúsculas, no entanto, muda a situação: algumas oferecem uma superfície sobre a qual as primeiras moléculas de água podem se organizar para formar gelo, iniciando a mudança de estado.
Nuvens vistas de um avião.
Imagem Wikimedia
Entre essas partículas, a microclina intriga os pesquisadores há muito tempo. Esse mineral pertence à família dos feldspatos, muito difundidos nas rochas. Depois de arrancados do solo, minúsculos grãos podem ser transportados pela atmosfera. A microclina favorece especialmente bem a formação de gelo, sem que a razão esteja claramente estabelecida até agora.
Uma equipe internacional examinou sua superfície na escala de alguns bilionésimos de metro. Os pesquisadores compararam a microclina à sanidina, um mineral muito semelhante. Na sanidina, o gelo surge principalmente perto de pequenos degraus presentes na superfície, como previam as observações anteriores.
A microclina se comporta de outra maneira. Os experimentos mostram que o gelo pode começar a se formar em áreas planas, sem nenhum defeito específico que sirva como ponto de partida. Esse resultado indica que a capacidade do mineral não depende apenas de fissuras, degraus ou outras irregularidades microscópicas.
Simulação de um nanocristal de gelo em contato com as superfícies de microclina e sanidina.
Crédito: Schneider et al. / Nature Communications — CC BY 4.0
Para compreender esse comportamento, a equipe complementou suas observações com simulações na escala dos átomos. Uma disposição específica das moléculas no gelo se ajusta bem à organização dos átomos na superfície da microclina. Essa correspondência facilita a formação das primeiras estruturas de gelo.
Em outras palavras, a própria geometria do mineral pode ajudar a água a adotar a organização necessária para congelar. Os pesquisadores destacam que é preciso considerar várias orientações possíveis do gelo para identificar essa correspondência. Os modelos mais simples, portanto, podem não captar o mecanismo observado.
Esse fenômeno é importante para além do laboratório. O gelo presente nas nuvens participa de sua evolução e da formação das precipitações. Compreender por que algumas poeiras são mais eficientes que outras pode, portanto, melhorar a representação desses processos nos modelos atmosféricos.
Os pesquisadores agora precisam determinar como esse mecanismo resiste às condições reais da atmosfera. Um grão de poeira natural pode conter defeitos, moléculas ou outros depósitos ausentes de uma superfície preparada em laboratório. Medir sua influência permitirá aproximar essas observações nanométricas do comportamento das nuvens reais.