Thomas Sobyra, un étudiant diplômé du Nathanson Group qui travaille avec CAICE, explique comment le pentoxyde de diazote pénètre dans la chambre à vide où il réagit avec un jet d'eau d'un tiers de la largeur d'un cheveu humain. Crédit:Tatum Lyles Flick
Cachés dans les embruns salés des vagues se brisant sur la plage se trouvent des indices sur l'avenir de notre planète.
Les chimistes de l'Université du Wisconsin-Madison se tournent vers l'endroit où l'océan rencontre le ciel pour étudier comment notre passé, les climats présents et futurs sont affectés par un aérosol complexe composé d'eau de mer, l'air et des morceaux de matière organique provenant des organismes qui habitent l'océan.
Les chercheurs sont membres du Center for Aerosol Impacts on Chemistry of the Environment, ou CAICE, une collaboration financée par la National Science Foundation dédiée à démêler l'impact de ces particules d'aérosol sur la qualité de l'air et le climat.
Parce que les océans couvrent 70 pour cent de la planète, c'est une tâche ardue.
"Il y a beaucoup d'eau—beaucoup d'océan—et beaucoup de vent, " dit Joseph R. Gord, un associé de recherche postdoctoral à UW-Madison, qui travaille avec le CAICE.
Le CAICE a récemment reçu 20 millions de dollars de la NSF pour financer son deuxième quinquennat, avec 3 millions de dollars prévus pour UW-Madison. Basé à l'Université de Californie, San Diego, CAICE est une collaboration entre 12 universités et instituts à travers le pays.
"Pour comprendre le climat actuel, nous devons savoir ce qui s'est passé avant d'être ici, " dit Timothée Bertram, directeur associé du CAICE et professeur de chimie à l'UW-Madison. "Nous voulons savoir quelles particules d'aérosol, au cœur de la formation des nuages et du système climatique, ressemblait à l'époque préindustrielle."
Sean Staudt, un étudiant diplômé qui travaille avec le CAICE, ajuste le flux de pentoxyde de diazote vers un spectromètre de masse utilisé pour étudier les réactions du gaz atmosphérique aux interfaces atmosphériques. Crédit:Tatum Lyles Flick
Pour étudier les conditions passées, Les scientifiques du CAICE ont construit un modèle d'interface océanique pour recréer la composition chimique des embruns en laboratoire. Cela permet aux chercheurs de modifier les conditions et de simuler différentes périodes géologiques ou facteurs environnementaux. Les températures océaniques changeantes, une augmentation de l'acidité des océans, la pollution et les proliférations d'algues nuisibles modifient toutes la composition de cette zone d'aérosols et peuvent affecter les conditions météorologiques et la santé humaine.
"Nous voulons comprendre comment fonctionne le processus naturel, " dit Bertram. " Nous voulons aussi comprendre comment les humains impactent les océans et le rôle que cela peut avoir sur ces petites particules. "
La nouvelle subvention de la NSF concentrera le projet sur trois volets principaux :la production de particules; réactions chimiques à l'interface eau-air; et comment les particules affectent la formation des nuages.
Les chercheurs de l'UW-Madison se concentrent sur les réactions chimiques entre les particules d'aérosol et les gaz atmosphériques. Une classe de gaz, appelés composés azotés réactifs, peut grandement affecter la concentration d'oxydants dans l'atmosphère. Ces oxydants, comme l'ozone, sont essentiels pour la précision des modèles chimiques et climatiques.
"En comprenant le comportement de ces molécules, nous équipons et permettons aux personnes qui étudient en profondeur d'autres processus climatiques de faire de meilleures prévisions et modèles de l'atmosphère, " dit Gord.
Joseph R. Gord, un associé de recherche postdoctoral à UW-Madison qui travaille avec CAICE, examine le pentoxyde de diazote congelé, un gaz atmosphérique. Il l'utilisera pour explorer les réactions chimiques qui se déroulent à l'interface océan-air. Crédit:Tatum Lyles Flick
Les concentrations de composés azotés réactifs dans l'atmosphère affectent également la quantité de particules, lequel, avec l'ozone, peut avoir des conséquences néfastes sur la santé humaine. L'ozone et les particules sont surveillés par l'Environmental Protection Agency.
"Un nombre énorme de molécules contribuent à l'image globale du climat, " dit Gord. "Nous étudions certains des joueurs les moins connus du public pour comprendre leur comportement afin que les gens qui regardent la situation dans son ensemble aient des points de départ précis pour le travail qu'ils font."
Les collaborateurs du CAICE s'appuient sur une collecte de données en croissance rapide et sur un intérêt et une expérience partagés en chimie et en science du climat.
"Notre centre s'appuie non seulement sur des chimistes de tous bords, mais aussi des biologistes et des océanographes, et nous nous connectons directement avec la communauté de modélisation climatique, " dit Gil Nathanson, professeur de chimie à l'UW-Madison et chercheur principal au CAICE. "C'est une entreprise massive qui mène à des découvertes à la fois fondamentales et tangibles."
