Nova descoberta explica por que o CO2 é tão eficaz no aquecimento do ar
O dióxido de carbono é o gás com maior efeito no aquecimento global, e o segredo do seu êxito como gás de efeito estufa está na peculiaridade do movimento dos seus átomos.
Em 1856, uma cientista americana quase esquecida, Eunice Foote, fez uma descoberta surpreendente. Com um experimento simples, ela demonstrou o incrível poder de absorção de calor de uma molécula minúscula: o dióxido de carbono (CO2).
A sua intuição foi precisa: deduziu corretamente que uma atmosfera com elevada concentração de CO2 “aumentaria a temperatura da nossa Terra”, explicando assim o fenômeno do aquecimento global e fornecendo uma base científica para questões anteriores sobre o que mantém o nosso planeta aquecido.
Hoje, mais de 160 anos depois, os cientistas continuam investigando estas evidências. Um estudo recente da Universidade de Harvard mostra por que o CO2 é tão bom na retenção de calor. Segundo os cientistas, o segredo está na forma como a molécula de três átomos vibra ao absorver a radiação infravermelha do Sol, e que pode ser explicada em termos de efeitos da mecânica quântica. Em particular, um fenômeno chamado ressonância de Fermi.
O CO2 e a ressonância de Fermi: por que o gás retém tanto calor?
Quando a molécula de CO2 absorve a radiação infravermelha do Sol, ela não apenas se move como uma unidade rígida, mas também vibra de maneiras específicas. Os dois átomos de oxigênio podem se afastar um do outro, alongando a molécula; ou o átomo de carbono pode girar em torno do eixo principal da molécula, dobrando-a.
Quando duas dessas vibrações se alinham por acaso, um “zumbido quântico” chamado ressonância de Fermi é criado. Isso faz com que as moléculas vibrem mais, ampliando o alcance da radiação que podem absorver. “Esta expansão é realmente crítica para entender por que o dióxido de carbono é um importante gás de efeito estufa”, disse Robin Wordsworth, cientista da Universidade de Harvard e autor principal do estudo.
A ressonância de Fermi descreve como diferentes direções e padrões nos quais as moléculas vibram podem influenciar umas às outras e fazê-las vibrar mais. Isto é semelhante a como dois pêndulos, conectados por um fio compartilhado, podem aumentar a amplitude do balanço um do outro.
Além de fornecer uma explicação simples sobre como o CO2 aquece a Terra, a equipe diz que as suas equações também podem ajudar a fazer estimativas rápidas do potencial de aquecimento dos gases de efeito estufa detectados nas atmosferas de outros planetas.
Porém, uma coisa que Wordsworth e a sua equipe não conseguiram explicar é porque é que o CO2 vibra de uma forma tão única, uma questão que nunca poderia ser respondida sem uma teoria de tudo. "Não parece haver uma razão clara para esta ressonância ocorrer no CO2", disse Wordsworth. "Poderíamos imaginar outro universo onde fosse pouco diferente e o dióxido de carbono pudesse não ter os mesmos efeitos", acrescentou.
Referência da notícia:
Wordsworth, R.; Seeley, J.; Shine, K. Fermi Resonance and the Quantum Mechanical Basis of Global Warming. ArXiv, 2024.