En 1856, una científica estadounidense casi olvidada por la historia, Eunice Foote, Descubre una habilidad extraordinaria de una molécula pequeña y transparente, el dióxido de carbono, para absorber el calor.

De un simple experimento, llegué a la conclusión correcta de que la atmósfera contiene dióxido de carbono.₂ «Le daría a nuestra Tierra una temperatura más alta», lo que describe la fuerza impulsora del calentamiento global y proporciona una Mecanismo molecular de reflexiones previas. Sobre lo que mantiene caliente nuestro planeta.

Ahora, más de 160 años después, los científicos se dan cuenta de que esta historia tiene más detalles. La razón detrás del CO₂ Es muy bueno para atrapar el calor y básicamente se reduce a la forma en que vibra la molécula de tres átomos mientras absorbe la radiación infrarroja del sol.

«Es notable», dijeron el científico planetario de Harvard Robin Wordsworth y sus colegas. Escribiendo en su nueva edición preliminar«Una resonancia cuántica aparentemente accidental en una molécula ordinaria de tres átomos ha tenido un impacto significativo en el clima de nuestro planeta a lo largo del tiempo geológico y también ayudará a determinar su calentamiento futuro debido a la actividad humana».

Cuando chocan con rayos de luz entrantes de ciertas longitudes de onda, CO₂ Las moléculas no vibran como una unidad fija como cabría esperar. En cambio, CO₂ Las moléculas, que constan de un solo átomo de carbono rodeado por dos átomos de oxígeno, se doblan y estiran de maneras específicas.

Como puede ver en el diagrama a continuación, los dos átomos de oxígeno pueden extenderse hacia afuera y el átomo de carbono central puede seguirlo o no, o el átomo de carbono puede girar alrededor del eje principal de la molécula, doblándola.

La alineación aleatoria en dos de estos modos vibratorios crea una especie de resonancia cuántica en el dióxido de carbono.₂ se llaman moleculas resonancia de fermilo que puede hacer que las moléculas vibren más.

Esto a su vez amplía el rango de radiación absorbida por el dióxido de carbono.₂como Wordsworth Así lo explicó en una entrevista con Nuevos eruditos Álex Wilkins. «Esta expansión es realmente crucial para comprender por qué el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero tan importante», afirmó.

Puedes pensar en la resonancia de Fermi así. El péndulo consta de dos pesas. Conectados por la misma cuerda: mientras se balancean, mejoran la amplitud de movimiento de cada uno.

Otros estudios han Estimado recientemente Que la resonancia de Fermi del CO₂ Contribuye aproximadamente a la mitad del efecto de calentamiento total, también conocido como efecto de radiación.

Pero empezando por las propiedades básicas del dióxido de carbono.₂Wordsworth y sus colegas describieron las interacciones entre los estados vibratorios de una molécula y el exceso de calor que luego atrapa usando una serie de ecuaciones que combinan moléculas Análisis espectroscópico (patrones de absorción de partículas) y física climática.

«Este resultado proporciona evidencia adicional, si es necesaria, sobre la base bien establecida de la física del calentamiento global y el cambio climático», dicen Wordsworth y sus colegas. El escribe En su preimpresión, que se publicó en arXiv antes de la revisión por pares.

Además de proporcionar una explicación sencilla de cómo CO₂ A medida que la Tierra se calienta, el equipo dice que sus ecuaciones también pueden ayudar a los científicos a hacer estimaciones rápidas del potencial de calentamiento de diferentes mezclas de gases de efecto invernadero detectadas en las atmósferas de otros planetas, para comprender sus exoclimas.

«Esta puede ser una forma particularmente útil de aumentar la intuición y proporcionar una verificación de la realidad de los resultados de modelos climáticos complejos», dicen los investigadores. Sugerir.

Sin embargo, sus cálculos no incluyen ninguna interferencia de CO2.₂ Con otros gases de efecto invernadero que causan calor, como el metano o los efectos radiativos de las nubes, que también reflejan la luz del sol, es posible que sea necesario realizar más ajustes.

Ahora, el trabajo del equipo está inculcando una nueva apreciación por el diminuto y transparente dióxido de carbono, la fatídica molécula de la que dependen nuestras vidas.

“Esto se puede imaginar con ligeras variaciones en la estructura cuántica del dióxido de carbono.₂«Esta resonancia puede cambiar o atenuarse, y la evolución pasada y futura del clima de nuestro planeta será muy diferente». Concluimos.

El estudio ha sido aceptado para su publicación en el próximo número de la revista. Revista de ciencia planetaria. Hasta entonces, puedes seguir leyendo. Versión preimpresa en arXiv.org.