Se você consultar um professor de ciências ou recorrer ao ChatGPT para entender como as nuvens provocam a chuva, muitas vezes receberá respostas que parecem conclusivas e convincentes. No entanto, lamentavelmente, nossa compreensão dos processos físicos subjacentes à formação das nuvens e à sua transformação em chuva ainda está longe de ser completamente definida – de fato, ainda não chegamos a um consenso sobre a própria definição de uma nuvem.
Um exemplo recente que ilustra nossas incertezas foi apresentado por Armin Kalita e sua equipe da Universidade Rutgers, nos Estados Unidos: eles identificaram a existência de um tipo peculiar de gelo, semelhante a uma mola, que surge momentos após a congelação da água super-resfriada.
Esse gelo intrigante, até então desconhecido, poderá contribuir para a explicação de como as nuvens, contendo inúmeras gotículas de água super-resfriada, desempenham um papel na ocorrência de chuva e influenciam o clima da Terra.
Os estados de congelamento envolvem uma complexa sequência de eventos quando gotículas de água nas nuvens estão submetidas a temperaturas abaixo de zero. Elas podem permanecer no estado líquido até serem afetadas por partículas, como aerossóis ou cristais de gelo, desencadeando uma série intricada e ainda pouco compreendida de transições de fase.
A duração e a frequência dessas transições são de importância crucial para fundamentar modelos de simulação computacional que buscam compreender como determinadas nuvens geram chuva e refletem a luz na atmosfera. No entanto, o desafio reside na extrema rapidez com que esses eventos ocorrem na natureza, tornando difícil estudar cada passo de forma detalhada.
Foi nesse contexto que Armin Kalita identificou a formação desse tipo de gelo peculiar, que surge dentro das gotículas de água super-resfriada, as quais, após a congelamento, são comprimidas e esticadas em diferentes regiões, assemelhando-se à ação de uma mola. Essa descoberta ocorre em microssegundos após a solidificação da gota, acrescentando uma peça intrigante ao quebra-cabeça da formação de chuva a partir das nuvens.
Usando um microscópio e um dispositivo de raios X especializado, a equipe conseguiu capturar imagens de dezenas de milhares de gotículas que congelavam à medida que eram conduzidas por um fluxo e resfriadas quase instantaneamente a cerca de -39°C dentro de uma câmera.
Cada gota transformava-se em uma estrutura semelhante a uma bola de gel com uma rede de gelo incorporada na água líquida, antes de congelar progressivamente de fora para dentro. Esse processo aumentava a pressão interna, resultando na fragmentação da gota ou na expulsão da água ainda líquida, gerando partículas de gelo capazes de congelar outras gotas.
Essa observação do “gelo tensionado” nos experimentos desafia as descrições atuais da dinâmica molecular da formação de gelo, o que exigirá uma reavaliação dos modelos de formação de nuvens e de chuva, embora seja importante notar que os resultados do laboratório podem não ser diretamente aplicáveis ao processo natural ocorrendo nas nuvens.
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