El metano es un potente gas de efecto invernadero, solo superado por el dióxido de carbono en el aumento de las temperaturas globales. Sin embargo, no permanece mucho tiempo en la atmósfera gracias a unas moléculas llamadas radicales hidroxilo, conocidas como el «detergente atmosférico» por su capacidad para descomponer el metano. No obstante, a medida que el planeta se calienta, no está claro cómo responderán los agentes purificadores del aire.
Por Jennifer Chu, Instituto Tecnológico de Massachusetts
Científicos del MIT están arrojando luz sobre este tema. El equipo ha desarrollado un nuevo modelo para estudiar los diferentes procesos que controlan cómo varían los niveles de radicales hidroxilo con el aumento de las temperaturas.
Descubren que la situación es compleja. A medida que aumentan las temperaturas, también lo hace el vapor de agua en la atmósfera, lo que a su vez incrementa las concentraciones de la molécula. Pero el aumento de las temperaturas también incrementa las emisiones de compuestos orgánicos volátiles biogénicos ( COV), gases que liberan naturalmente algunas plantas y árboles. Estas emisiones naturales pueden reducir el radical hidroxilo y atenuar el efecto estimulante del vapor de agua.
En concreto, el equipo descubrió que si la temperatura media del planeta aumenta 2 grados Celsius, el consiguiente aumento del vapor de agua incrementará los niveles de radicales hidroxilo en aproximadamente un 9 %. Sin embargo, el aumento correspondiente de las emisiones biogénicas reduciría, a su vez, los niveles de radicales hidroxilo en un 6 %.
El balance final podría suponer un pequeño aumento, de alrededor del 3%, en la capacidad de la atmósfera para descomponer el metano y otros compuestos químicos a medida que el planeta se calienta.
«Los radicales hidroxilo son importantes para determinar la vida útil del metano y otros gases de efecto invernadero reactivos, así como de gases que afectan la salud pública, como el ozono y otros contaminantes atmosféricos», afirma Qindan Zhu, autor del estudio, quien dirigió el trabajo como investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Tierra, la Atmósfera y los Planetas (EAPS) del MIT.
«Existen numerosas razones medioambientales por las que queremos comprender qué ocurre con esta molécula», añade Arlene Fiore, profesora titular de la cátedra Peter H. Stone y Paola Malanotte Stone en EAPS. «Queremos asegurarnos de que siga presente para eliminar químicamente todos estos gases y contaminantes».
El nuevo estudio de Fiore y Zhu aparece en la revista Journal of Advances in Modeling Earth Systems (JAMES). Entre los coautores del estudio del MIT se encuentran Jian Guan y Paolo Giani, junto con Robert Pincus, Nicole Neumann, George Milly y Clare Singer del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty y la Escuela Climática de Columbia, y Brian Medeiros del Centro Nacional de Investigación Atmosférica.
Un neutralizador natural
El radical hidroxilo, conocido químicamente como OH, está formado por un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno, junto con un electrón desapareado. Esta configuración hace que la molécula sea extremadamente reactiva.
Como una aspiradora química, el radical OH extrae fácilmente un electrón o un átomo de hidrógeno de otras moléculas, descomponiéndolas en formas más débiles y solubles en agua. De esta manera, el radical OH reduce una amplia gama de sustancias químicas, incluyendo algunos contaminantes atmosféricos, patógenos y ozono. Además, los cambios en el radical OH son una poderosa herramienta para controlar el metano.
«En el caso del metano , la reacción con el radical OH se considera la vía de pérdida más importante», afirma Zhu. «Aproximadamente el 90% del metano que se elimina de la atmósfera se debe a la reacción con el radical OH».
De hecho, gracias a las reacciones con el radical hidroxilo, el metano solo puede permanecer en la atmósfera durante aproximadamente una década, mucho menos que el dióxido de carbono, que puede persistir durante 1000 años o más. Pero incluso cuando el radical OH descompone el metano ya presente en la atmósfera, este sigue acumulándose.
El aumento de las concentraciones de metano, sumado a las emisiones de dióxido de carbono de origen humano, está impulsando el calentamiento global, y no está claro cómo la capacidad de eliminación de metano del OH podrá hacer frente a esta situación.
«Las preguntas que estamos explorando aquí son: ¿Cuáles son los principales procesos que controlan las concentraciones de OH? ¿Y cómo responderá el OH al cambio climático?», dice Fiore.
El aire de un planeta acuático
Para su estudio, los investigadores desarrollaron un nuevo modelo para simular los niveles de OH en la atmósfera bajo un escenario climático global actual, en comparación con un futuro con un clima más cálido. Su modelo, denominado «AquaChem», es una ampliación de un modelo simplificado que forma parte de un conjunto de herramientas desarrolladas por el proyecto Community Earth System Model (CESM). El modelo que el equipo eligió como base representa a la Tierra como un «acuático-planeta» simplificado, con una superficie completamente cubierta de océanos.
Los modelos Aquaplanet permiten a los científicos estudiar las interacciones detalladas en la atmósfera en respuesta a los cambios en las temperaturas de la superficie, sin tener que invertir tiempo y energía computacional en simular dinámicas complejas entre la tierra, el agua y los casquetes polares.
Zhu añadió al modelo del planeta acuático un componente de química atmosférica que simula reacciones químicas detalladas en la atmósfera, coherentes con las temperaturas superficiales aplicadas. Las reacciones químicas que modeló representan aquellas que se sabe que afectan las concentraciones de OH.
El radical hidroxilo (OH) se produce principalmente cuando el ozono interactúa con la luz solar en presencia de vapor de agua. Por ejemplo, los científicos han descubierto que los niveles de OH pueden variar según ciertas emisiones antropogénicas y naturales, las cuales Zhu incorporó por separado y en conjunto al modelo AquaChem para aislar el impacto de cada proceso en el OH.
Las emisiones incluyen, en particular, monóxido de carbono, metano, óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles (COV), algunos de los cuales se emiten por actividades humanas y otros por procesos naturales. Un tipo de COV de origen natural son las emisiones biogénicas: gases, como el isopreno , que algunas plantas y árboles emiten a través de pequeños poros llamados estomas durante la transpiración.
Zhu introdujo en el modelo AquaChem los datos disponibles para cada tipo de emisiones del año 2000, un año que generalmente se considera representativo del clima actual de forma simplificada. Estableció las temperaturas de la superficie del mar del planeta acuático según la media anual zonal de ese año y comprobó que el modelo reproducía con precisión las principales sensibilidades de la química del OH al procesamiento químico subyacente, tal como se simula en un modelo químico-climático más complejo.
Luego, Zhu ejecutó el modelo bajo un segundo escenario de calentamiento global. Estableció un aumento de 2 grados Celsius en la temperatura de la superficie del mar (un calentamiento que probablemente ocurrirá a menos que se mitiguen las emisiones globales de carbono antropogénico). El equipo analizó cómo este calentamiento afectaría los distintos tipos de emisiones y procesos químicos, y cómo estos cambios, en última instancia, afectarían los niveles de OH en la atmósfera.
Finalmente, descubrieron que los dos principales factores que influyen en los niveles de OH son el aumento del vapor de agua y las emisiones biogénicas. Observaron que el calentamiento global incrementaría la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, lo que a su vez aumentaría la producción de OH en un 9 %. Sin embargo, este mismo grado de calentamiento también incrementaría las emisiones biogénicas, como el isopreno, que reacciona con el OH y lo descompone, reduciendo sus niveles en un 6 %.
El equipo reconoce que existen muchos otros factores que afectan la respuesta de las emisiones de isopreno al calentamiento de la superficie. El aumento del CO₂ , no considerado en este estudio, podría atenuar esta respuesta impulsada por la temperatura.
De todos los factores que pueden alterar los niveles de OH en el contexto del calentamiento global, los investigadores advierten que las emisiones biogénicas son las más inciertas, a pesar de su aparente gran influencia. En adelante, los científicos planean actualizar AquaChem para continuar estudiando cómo las emisiones biogénicas, así como otros procesos y escenarios climáticos, podrían modificar las concentraciones de OH.
«Sabemos que los cambios en el OH atmosférico, incluso de unos pocos puntos porcentuales, pueden ser relevantes para interpretar cómo se acumula el metano en la atmósfera», afirma Zhu. «Comprender las tendencias futuras del OH nos permitirá determinar las tendencias futuras del metano».
Más información
Las emisiones naturales inciertas atenúan el aumento del radical hidroxilo (OH) troposférico con un calentamiento superficial idealizado. Journal of Advances in Modeling Earth Systems (2026). doi.org/10.1029/2025MS005248
