Será que finalmente descobrimos como as nuvens viram chuva?

Com informações da New Scientist - 22/09/2023

Os raios cósmicos influenciam fortemente a formação das nuvens.
[Imagem: Albrecht Fietz/Pixabay]

Como uma nuvem vira chuva?

Se você perguntar a qualquer professor de ciências - ou mesmo ao ChatGPT - como é que as nuvens fazem chover, você obterá respostas que parecem convincentes e definitivas.

Infelizmente, nossa compreensão dos processos físicos envolvendo a formação das nuvens e sua transformação em chuva está longe de oferecer tantas certezas - de fato, nem mesmo temos uma definição consensual de o que é uma nuvem.

Um exemplo dos nossos "não saberes" acaba de ser dado por Armin Kalita e colegas da Universidade Rutgers, nos EUA: Eles descobriram que, momentos depois que a água super-resfriada congela, emerge um estranho tipo de gelo, semelhante a uma mola.

Nunca ninguém havia visto esse gelo esquisito, mas ele pode ajudar a explicar como as nuvens, que contêm milhões de gotículas de água super-resfriadas, fazem chover e afetam o clima da Terra.

Estados de congelamento

As nuvens são compostas por uma infinidade de pequenas gotas de água em temperaturas abaixo de zero. Elas podem existir na forma líquida até serem penetradas por uma partícula, que pode ser um aerossol ou mesmo um cristal de gelo, o que dá início a uma sucessão complexa e pouco compreendida de estados de congelamento.

A duração e a frequência desses diferentes estados são cruciais para fundamentar os modelos computadorizados que simulam como certas nuvens fazem chover e refletem a luz na atmosfera. O problema é que tudo acontece tão rapidamente que fica muito difícil estudar cada um dos passos que ocorrem na natureza.

Foi tentando fazer isto que Kalita descobriu a formação do tipo desconhecido de gelo. Esse gelo se forma dentro de gotículas de água super-resfriadas, que acabam por ser comprimidas e esticadas em diferentes pontos, como uma mola em ação. Isso acontece microssegundos depois que a gota congela.

Outra descoberta recente de uma insensibilidade inesperada das nuvens diminuiu as previsões do aquecimento global.
[Imagem: Raphaela Vogel et al. - 10.1038/s41586-022-05364-y]

Gelo tensionado

Usando um microscópio e um aparelho de raios X especial, a equipe conseguiu obter imagens de dezenas de milhares dessas gotículas em congelamento conforme um fluxo de gotas de água era injetado através de uma câmera que as resfriava quase instantaneamente a cerca de -39°C.

Cada gota se transforma em uma espécie bola mais parecida com um gel, com uma rede de gelo permeando a água líquida, antes de congelar completamente de fora para dentro. Isso aumenta a pressão interna, até que a gota se estilhace ou esguiche a água que ainda se encontra líquida, o que resulta em partículas de gelo que podem congelar outras gotas.

Isto, combinado com o tipo de gelo formado, pode explicar como e quando essas gotículas formam gelo nas nuvens que se transformam em chuva, embora o ambiente do laboratório seja restrito demais para que os resultados possam ser aplicados diretamente para o processo natural nas nuvens.

Contudo, esse "gelo tensionado" observado nos experimentos não se enquadra em nenhuma descrição atual da dinâmica molecular da formação de gelo, o que exigirá que os modelos de formação de nuvens e de chuva sejam repensados.

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