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Preguntaste: ¿Cómo El Dióxido de Carbono Llega Tan Alto A la Atmósfera?

Del 21 al 27 de septiembre es la Semana del Clima en la ciudad de Nueva York. Únase a nosotros para una serie de eventos en línea y publicaciones de blog que cubren la crisis climática y nos señalan hacia la acción. Esta semana dedicamos nuestra serie You Asked a abordar las preguntas de los lectores relacionadas con el cambio climático.

La siguiente pregunta fue enviada por un lector, y la respuesta proviene del científico climático Ángel Muñoz.

P:

¿Cómo llega el CO2 a la atmósfera? Con una gravedad específica de aproximadamente 1,5, debería caer a la tierra a medida que se enfría al elevarse. Las aerolíneas nos dicen que es de -40 grados a 30.000 pies. Entonces, ¿por qué o cómo es que un poco de CO2 se abre camino hacia la atmósfera superior?

A:

Ángel Muñoz es científico investigador asociado en el Instituto Internacional de Investigación sobre Clima y Sociedad y lidera el componente latinoamericano del Proyecto Columbia World «Adaptando la Agricultura al Clima Hoy, para el Mañana» (ACToday). También es un devoto conocedor del vino y se le representa aquí con vides de Carménère en Chile.

el dióxido de Carbono es un gas. La densidad de un gas aumenta a medida que las temperaturas se hacen más frías. Por lo tanto, debido a que las temperaturas disminuyen a medida que alcanzamos altitudes más altas, los gases se vuelven más densos a altitudes más altas. Los objetos más densos tienden a hundirse, tirados hacia abajo por la gravedad. (De hecho, la fuerza de gravedad que arrastra las moléculas de gas hacia la superficie de la Tierra es lo que mantiene nuestra atmósfera.) Diferentes gases también tienen diferentes pesos moleculares. El CO2 es más pesado que el oxígeno, por lo que podríamos esperar que cada molécula de CO2 se hundiera debajo de una capa de moléculas de oxígeno. Generalizando esta idea a los otros gases en el aire, podríamos deducir que esto resultaría en una atmósfera perfectamente estratificada con capas separadas de cada tipo de gas.

Podemos ver un ejemplo de una atmósfera estratificada dentro de una botella de vino. Cuando la botella está sellada, el aire entre la superficie del vino y el fondo del corcho incluye oxígeno y CO2. Debido a que el CO2 es más pesado que el oxígeno, la gravedad fuerza a las moléculas de CO2 a formar una «capa» debajo de las moléculas de oxígeno, lo que ayuda a separar el vino del oxígeno. Las propiedades deseables del vino, como el sabor y el olor, comienzan a cambiar una vez que el líquido está completamente expuesto al oxígeno. Sin la estratificación dentro de la botella sellada, no tendríamos ese cojín de CO2 para proteger el vino del oxígeno, dando al vino sin abrir una vida útil mucho más corta o incluso convirtiéndolo en vinagre con el tiempo.

La atmósfera de la Tierra no es como el aire dentro de una botella de vino sellada. Los gases atmosféricos están bien mezclados, no estratificados. Esto debido a la fuerza de difusión. Las moléculas de gas quieren moverse, y se expandirán para llenar el volumen dentro del cual están contenidas. Confinados a un recipiente herméticamente cerrado, como una botella de vino con corcho a temperatura constante de aproximadamente 52-57 grados F, los gases no tienen espacio o suficiente «emoción» para expandirse y moverse. Se asientan en capas basadas principalmente en sus pesos moleculares. Sin embargo, la atmósfera de la Tierra es mucho más expansiva que una botella de vino. El CO2 no se descompone hasta unos 80 kilómetros de la superficie de la Tierra, dando a los gases atmosféricos una enorme extensión para ocupar. Excitadas por el calor que irradia del Sol a la atmósfera, las moléculas se mueven rápidamente. A medida que chocan entre sí (por ejemplo, a 63 grados F, las moléculas de CO2 chocan unas 7 mil millones de veces por segundo), las moléculas de gas se entremezclan, en lugar de asentarse en capas estratificadas. Es principalmente la difusión la que permite que el CO2 se integre a altitudes más altas de lo que su peso molecular sugeriría por sí solo, aunque también están involucrados otros procesos, como fuertes corrientes de aire de corriente ascendente y descendente.

Un dibujo hecho a mano que explica las diferentes fuerzas que actúan en una botella de vino frente a la atmósfera de la Tierra. Imagen: Ángel Muñoz

De manera similar, al descorchar esa botella de vino por primera vez y llevarla de la bodega a una temperatura ambiente más cálida, los gases atrapados se convierten en parte de la atmósfera más grande. Las moléculas de gas se mezclan, y después de que el sello de vacío de la botella se haya roto, reemplazar el corcho significa que las moléculas bien mezcladas permanecen en la botella una vez que reemplace el corcho usted mismo. El oxígeno ahora es capaz de llegar al vino, lo que finalmente hace que el vino tenga un sabor «apagado».»Cualquiera que haya abierto una botella de vino para «dejarla respirar» antes de beberla sabe que una cierta cantidad de oxigenación puede mejorar el sabor del vino, pero eventualmente la oxigenación arruinará esas cualidades deseables. Por lo tanto, recuerde consumir de manera responsable una botella de vino en pocos días para obtener el mejor sabor. Y recuerde que incluso en un avión a 30,000 pies, las moléculas de gas en una botella abierta de vino se mezclarán igual que en el resto de la atmósfera.

Para obtener detalles sobre cómo el dióxido de carbono contribuye al cambio climático, consulte estos artículos: ¿Cómo causa Exactamente el Dióxido de carbono el Calentamiento Global? y Si el CO2 Es Solo el 0,04% de la Atmósfera, ¿Cómo impulsa el Calentamiento Global?