Você perguntou: como o dióxido de carbono chega tão alto na atmosfera?

De 21 a 27 de setembro é a Semana do Clima na cidade de Nova York. Junte-se a nós para uma série de eventos online e postagens de blog que cobrem a crise climática e nos direcionam para a ação. Esta semana estamos dedicando nossa série Você perguntou para responder às perguntas dos leitores relacionadas às mudanças climáticas.

A pergunta a seguir foi enviada por um leitor e a resposta vem do cientista climático Ángel Muñoz.

Como o CO2 sobe na atmosfera? Com uma gravidade específica de cerca de 1,5, deve cair na terra à medida que esfria ao subir. As companhias aéreas nos dizem que é -40 graus a 30.000 pés. Então, por que ou como é que algum CO2 sobe para a atmosfera superior?

Ángel Muñoz é pesquisador associado do International Research Institute for Climate and Society e lidera o componente latino-americano do Columbia World Project "Adapting Agriculture to Climate Today, for Tomorrow" (ACToday). Ele também é um dedicado conhecedor de vinhos e é retratado aqui com videiras Carménère no Chile.

O dióxido de carbono é um gás. A densidade de um gás aumenta à medida que as temperaturas ficam mais frias. Assim, como as temperaturas diminuem à medida que atingimos altitudes mais elevadas, os gases tornam-se mais densos em altitudes mais elevadas. Objetos mais densos tendem a afundar, puxados pela gravidade. (Na verdade, a força da gravidade puxando as moléculas de gás em direção à superfície da Terra é o que mantém nossa atmosfera.) Diferentes gases também têm diferentes pesos moleculares. O CO2 é mais pesado que o oxigênio, então podemos esperar que cada molécula de CO2 afunde abaixo de uma camada de moléculas de oxigênio. Generalizando essa ideia para os outros gases do ar, podemos deduzir que isso resultaria em uma atmosfera perfeitamente estratificada com camadas separadas de cada tipo de gás.

Podemos ver um exemplo de atmosfera estratificada dentro de uma garrafa de vinho. Quando a garrafa é selada, o ar entre a superfície do vinho e o fundo da rolha contém oxigênio e CO2. Como o CO2 é mais pesado que o oxigênio, a gravidade força as moléculas de CO2 a formar uma "camada" abaixo das moléculas de oxigênio, ajudando a separar o vinho do oxigênio. As propriedades desejáveis ​​do vinho, como sabor e cheiro, começam a mudar quando o líquido é totalmente exposto ao oxigênio. Sem a estratificação dentro da garrafa selada, não teríamos aquela almofada de CO2 para proteger o vinho do oxigênio, dando ao vinho fechado uma vida útil muito mais curta ou até mesmo transformando-o em vinagre com o tempo.

A atmosfera da Terra não é como o ar dentro de uma garrafa de vinho lacrada. Os gases atmosféricos são bem misturados, não estratificados. Isso devido à força de difusão. As moléculas de gás querem se mover e se expandirão para preencher o volume dentro do qual estão contidas. Confinados a um recipiente hermeticamente fechado, como uma garrafa de vinho com rolha a uma temperatura constante de cerca de 52-57 graus F, os gases não têm espaço ou "excitação" suficiente para se expandir e se mover. Eles se acomodam em camadas com base principalmente em seus pesos moleculares. No entanto, a atmosfera da Terra é muito mais expansiva do que uma garrafa de vinho. O CO2 não se decompõe até cerca de 80 quilômetros da superfície da Terra, dando aos gases atmosféricos uma enorme extensão para ocupar. Excitadas pelo calor que irradia do Sol para a atmosfera, as moléculas se movem rapidamente. À medida que se chocam (por exemplo, a 63 graus F, as moléculas de CO2 colidem cerca de 7 bilhões de vezes por segundo), as moléculas de gás se misturam, em vez de se estabelecerem em camadas estratificadas. É principalmente a difusão que permite que o CO2 se integre em altitudes maiores do que o que seu peso molecular por si só sugeriria, embora outros processos, como fortes correntes de ar ascendentes e descendentes, também estejam envolvidos.

Um desenho feito à mão explicando as diferentes forças em ação em uma garrafa de vinho versus a atmosfera da Terra. Imagem: Ángel Muñoz

Da mesma forma, ao abrir a garrafa de vinho pela primeira vez e trazê-la do porão para uma temperatura ambiente mais quente, os gases aprisionados tornam-se parte da atmosfera maior. As moléculas de gás se misturam e, depois que a vedação a vácuo da garrafa foi quebrada, substituir a rolha significa que as moléculas bem misturadas permanecem na garrafa depois que você mesmo recoloca a rolha. O oxigênio agora é capaz de alcançar o vinho, eventualmente fazendo com que o vinho tenha um gosto "estranho". Qualquer um que tenha aberto uma garrafa de vinho para "deixá-lo respirar" antes de bebê-lo sabe que um pouco de oxigenação pode melhorar o sabor do vinho, mas eventualmente a oxigenação arruinará essas qualidades desejáveis. Portanto, lembre-se de consumir com responsabilidade uma garrafa de vinho dentro de alguns dias para obter o melhor sabor. E lembre-se de que, mesmo em um avião a 30.000 pés, as moléculas de gás em uma garrafa aberta de vinho se misturarão da mesma forma que no resto da atmosfera!