La procedencia de los núcleos de congelación (Ni) es un tema de continuo debate científico, ya que sus fuentes principales no se conocen con total certeza. Es factible que se originen tanto en la superficie terrestre como en el espacio exterior.
Los núcleos de congelación son partículas microscópicas en la atmósfera que sirven como semillas para la formación de cristales de hielo en las nubes a temperaturas por debajo de 0∘C. Es esencial que estas partículas tengan una estructura cristalina particular que se asemeje a la del hielo para que la nucleación heterogénea (formación de hielo alrededor de una partícula extraña) pueda ocurrir de manera eficiente.
Fuentes terrestres
Se considera que las fuentes terrestres son significativas. El polvo mineral, especialmente las partículas de arcilla (como la caolinita o illita), que se elevan desde las regiones áridas o desérticas por el viento, son algunos de los núcleos de congelación más efectivos conocidos. Otras fuentes incluyen:
- Aerosoles biológicos: Bacterias, esporas de hongos y fragmentos de plantas.
- Partículas de sulfato: Resultantes de la actividad volcánica o la contaminación.
- Aerosoles marinos: Sales proyectadas al aire desde el océano.
Hipótesis del origen extraterrestre
Existe una sólida hipótesis que postula que las partículas procedentes del espacio exterior contribuyen de manera importante a la población de núcleos de congelación atmosféricos.
Esta teoría sugiere que el polvo cósmico y los restos meteóricos actúan como catalizadores de la formación de hielo. La Tierra, en su órbita alrededor del Sol, atraviesa constantemente «enjambres» de estas finísimas partículas, que son residuos de cometas y asteroides. Estos materiales, al entrar en la atmósfera, se queman o se fragmentan en partículas muy pequeñas que pueden ascender a la estratosfera y luego dispersarse hacia la troposfera.
La composición y la estructura de estas partículas micrometeóricas podrían ser ideales para la nucleación del hielo, aportando un flujo constante de material con la capacidad de iniciar la congelación en las nubes de gran altitud.
Dificultades y estudios
Identificar la contribución relativa de cada fuente (terrestre vs. extraterrestre) es complicado debido a la pequeña concentración y el tamaño minúsculo de los núcleos de congelación, que hacen difícil su muestreo y análisis directo en la atmósfera superior.
- Los estudios se centran en el análisis de la composición química y la morfología de las partículas de hielo recolectadas en las nubes para determinar su origen.
- Los modelos climáticos y atmosféricos intentan cuantificar el flujo de material cósmico que llega a la Tierra y su potencial impacto en los patrones de precipitación y la formación de nubes.
En resumen, aunque las partículas de polvo mineral terrestre son actualmente consideradas las fuentes más importantes, la contribución del polvo cósmico sigue siendo una línea de investigación relevante para entender completamente la compleja microfísica de las nubes y el ciclo hidrológico global.