El polvo mineral, compuesto por partículas diminutas levantadas de regiones áridas como el Sahara, Medio Oriente y Asia Oriental, desempeña un papel complejo en el sistema climático terrestre, según explica la investigación de Cornell. Estas partículas dispersan y absorben radiación, influyen en la formación de nubes e incluso fertilizan ecosistemas. Sin embargo, hasta ahora los científicos carecían de datos globales confiables sobre la composición mineral de los suelos superficiales, particularmente sobre la prevalencia de óxidos de hierro que absorben luz.

"El polvo en la atmósfera puede enfriar o calentar el planeta, dependiendo de múltiples factores, incluido de qué está hecho el polvo", dijo Longlei Li, investigador asociado del Departamento de Ciencias de la Tierra y Atmosféricas de Cornell y autor principal del estudio. "Un enfoque clave de este estudio ha sido la cantidad de minerales ricos en hierro en el polvo, principalmente óxidos de hierro, porque estos minerales absorben fuertemente la luz solar".

El estudio integra datos minerales globales de la Investigación de Fuentes de Polvo Mineral de la Superficie Terrestre (EMIT, por sus siglas en inglés) de la NASA en cuatro modelos independientes del sistema terrestre. Montado en la Estación Espacial Internacional, el instrumento EMIT utiliza espectroscopía de imágenes para mapear la composición mineral superficial de las regiones secas de la Tierra con una resolución sin precedentes de 60 metros. Una vez que los científicos conocen la composición mineral del suelo en estas regiones secas, pueden predecir la composición del polvo que se levanta hacia la atmósfera.

La misión ha producido el primer conjunto de datos casi global capaz de identificar minerales clave formadores de polvo, incluidos hematita y goethita, según la Universidad de Cornell.

"Este estudio utiliza detección remota desde el espacio para decirnos con una resolución increíblemente alta, 60 metros, sobre la composición superficial de grandes regiones desérticas remotas, donde viajar es difícil o imposible", dijo Natalie Mahowald, investigadora principal adjunta de EMIT y profesora Irving Porter Church de Ingeniería, y segunda autora del estudio. "Fue sorprendente ver cuánto mejoró la calidad del instrumento nuestra comprensión de la composición mineral de estas áreas".

En un estudio previo, Li había descubierto que la incertidumbre en la cantidad de óxidos de hierro en el polvo era el mayor obstáculo individual para estimar con precisión los efectos radiativos del polvo. Estos minerales absorben fuertemente la radiación solar, lo que significa que incluso pequeñas variaciones en su abundancia podrían alterar significativamente si el polvo calienta o enfría la atmósfera.

El nuevo estudio demuestra que los datos de EMIT reducen la incertidumbre vinculada a los óxidos de hierro de 0.62 vatios por metro cuadrado a solo 0.1 vatios por metro cuadrado, una mejora dramática de más de seis veces, según los hallazgos publicados.

Con estos datos, los óxidos de hierro ya no son la fuente dominante de incertidumbre en las simulaciones climáticas. En cambio, otros factores, incluida la forma en que el polvo se emite, transporta y distribuye en diferentes tamaños de partículas en la atmósfera, ahora desempeñan un papel más importante en la configuración de los resultados climáticos.

Las mejoras son más pronunciadas sobre el desierto del Sahara, la mayor fuente mundial de polvo atmosférico. Allí, los modelos habilitados por EMIT redujeron los errores en los efectos radiativos simulados hasta en un 80%, alineándolos con las observaciones satelitales del impacto radiativo por unidad de polvo, según el estudio.

La investigación también reduce la incertidumbre en más de la mitad en todas las principales regiones fuente de polvo global, incluidas el norte de África y Medio Oriente.

"Esto hace que nuestra comprensión esté más fundamentada físicamente y eso es esencial para mejorar las proyecciones climáticas", dijo Li. "Vemos diferencias regionales más claras. El polvo de partes del norte de África tiende a ser más rico en hierro, lo que puede mejorar la absorción solar e influir en los efectos radiativos hacia el calentamiento bajo ciertas condiciones, mientras que el polvo de algunas regiones asiáticas es más reflectante y enfriador".

Globalmente, el efecto general del polvo sobre la radiación solar permanece dentro de los rangos estimados previamente. Pero los nuevos resultados proporcionan una confianza mucho mayor en esas estimaciones, según Cornell.

El estudio ahora cambia el enfoque de la investigación sobre el polvo. En lugar de preguntar solo de qué está hecho el polvo, los científicos ahora pueden concentrarse cada vez más en cómo el polvo se mueve y evoluciona a través de la atmósfera y cómo el cambio climático alterará sus fuentes. Los hallazgos también destacan nuevas prioridades para la investigación, incluidas mejores mediciones del tamaño de las partículas, modelado mejorado del transporte de polvo y observaciones ampliadas de la composición mineral en regiones submuestreadas.

Más allá de la radiación, el trabajo abre puertas para comprender los impactos más amplios del polvo, desde la fertilización oceánica hasta el oscurecimiento de la nieve y la formación de nubes. A medida que los modelos climáticos se vuelven más precisos, tales avances son esenciales para predecir cómo evolucionará el balance energético de la Tierra en un mundo en calentamiento, según los investigadores.

La investigación incluyó coinvestigadores del Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA; el Centro de Supercomputación de Barcelona; la Institución Catalana para la Investigación y Estudios Avanzados; la Universitat Politècnica de Catalunya – Barcelona Tech; el Laboratorio de Dinámica de Fluidos Geofísicos de la Oficina de Investigación Oceánica y Atmosférica de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica; la Universidad de Maryland, condado de Baltimore; el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA; el Instituto de Ciencias Planetarias; la Universidad de California, Los Ángeles; y el Instituto de Tecnología de California.