14 novembre 2013

I batteri che inseminano le nuvole e causano la pioggia

Le nuvole sono fatte di minuscole goccioline d’acqua; goccioline talmente leggere da rimanere sospese nell’aria, sostenute dalle correnti; e talmente fitte da dare alle nuvole – grazie alla loro capacità di riflettere la luce solare – il caratteristico, brillante colore bianco.
L’acqua, però, non è solo nelle nuvole. Anche l’aria ne contiene una certa quantità; ma sotto forma di gas, cioè di vapore acqueo (o umidità).


La differenza tra acqua e vapore acqueo sta tutta nell’affollamento molecolare. Nel vapore, le molecole sono separate da grandi distanze e non si incontrano quasi mai. Fanno una vita piuttosto solitaria, ma libera.
Allo stato liquido, invece, le molecole sono appiccicate le une alle altre come pomodori secchi dentro un vasetto, e riescono a farsi largo solo a gomitate; ma certo non manca loro la compagnia.
Ogni molecola d’acqua decide liberamente se essere vapore o liquido. Comunque, può cambiare idea quando vuole: la scelta è del tutto reversibile.

Il clima esercita una forte influenza sulla decisione.
Quando la temperatura è alta, quasi tutte le molecole si sentono vapore. Col caldo, si sa, l’affollamento nausea; e poi una bella giornata è l’ideale per girovagare in solitudine.
Con l’abbassarsi della temperatura, però, la voglia di libertà si spegne progressivamente. Le molecole d’acqua diventano sempre più apatiche e depresse, finché non inghiottono l’orgoglio e si rifugiano nella compagnia delle loro simili. Si formano così piccoli circoli di aggregazione acquea, cioè minuscole goccioline.

Quando una massa d’aria umida viene sospinta verso l’alto dalle correnti, incontra man mano che sale temperature sempre più rigide. Quando la temperatura scende sotto una soglia minima, l’umidità non riesce più a trattenersi e si condensa di colpo in una nuvola. Se accanto a questa ci sono altre masse d’aria in risalita, anche loro diventeranno nuvole alla stessa temperatura, e quindi alla stessa altitudine. Si viene così a creare una distesa di nuvole così perfettamente allineate da sembrare – viste dal finestrino di un aereo – meringhe poggiate su un enorme invisibile vassoio.

Fatta la nuvola, ci si aspetta la pioggia. Le goccioline d’acqua si aggregano l’una con l’altra, diventando sempre più grosse e quindi meno numerose. La luce del sole, invece di essere riflessa, si infila negli spazi tra le gocce, perdendosi all’interno della nuvola senza riuscire più a venir fuori: il colore passa quindi dal bianco abbagliante a una qualche fosca tinta di grigio (cit). Le gocce, ormai troppo pesanti per i venti e le correnti che le sostengono, precipitano in caduta libera: piove.

Oppure no. Le goccioline d’acqua, pur essendo così numerose, sono di solito talmente piccole da non riuscire quasi mai ad incontrarsi; e senza incontrarsi, non possono certo fondersi. Se si vuole la pioggia, è necessario trovare un metodo alternativo. Per esempio, il ghiaccio.

Al contrario delle goccioline d’acqua, i cristalli di ghiaccio, una volta formati, si espandono rapidamente fino a diventare grandi e pesanti, per poi cadere al suolo come neve (o pioggia, se a bassa quota non fa abbastanza freddo).

Sfortunatamente, produrre ghiaccio tra le nuvole è un problema. Per congelarsi, le molecole d’acqua che formano una goccia dovrebbero smettere di agitarsi in maniera convulsa, allontanarsi un pochino l’una dall’altra e prendere posizione all’interno di una griglia ordinata (più o meno come se gli spettatori di un concerto del primo maggio dovessero disporsi per una parata militare). Invece più fa freddo, più le molecole si ammassano l’una sull’altra, senza riuscire a imporsi quel minimo di ordine necessario a solidificarsi. Quindi, se pura, l’acqua rimane liquida anche alle basse temperature esistenti nelle nuvole.

Per sbloccare la situazione serve qualche impurità, qualcosa che si posizioni all’interno della goccia e diriga le operazioni di congelamento. Questo compito possono assolverlo estemporanee particelle di fuliggine o polvere spintesi a queste altitudini; oppure sostanze chimiche che vengono a volte gettate dagli aerei, per inseminare (di ghiaccio) le nuvole e far piovere (cit). Ma i migliori inseminatori di nuvole sono dei batteri.

Questi provengono da un ambiente completamente diverso – la superficie delle piante – nel quale conducono una vitaccia: sempre esposti al sole e al vento, al caldo e al freddo, e per di più con quasi nulla da mangiare (cit). Per garantirsi una qualche forma di sussistenza, hanno inventato una proteina che aiuta l’acqua a diventare ghiaccio a temperature molto più alte del normale. Utilizzata sulle foglie, la proteina permette di congelare (e quindi distruggere) i tessuti della pianta, che diventano poi il loro pasto (cit).

Non è chiaro come questi batteri riescano a issarsi fin sulle nuvole: probabilmente ci arrivano sulla scia di venti e uragani, in compagnia di altri bagarozzi. Ma mentre gli altri soccombono al gelo, alla scarsità di cibo e alla doccia di radiazioni che caratterizzano le alte quote, loro sopravvivono (cit).

Certo, una nuvola non è comunque un bel posto per viverci, ed è comprensibile che i batteri cerchino di andarsene il prima possibile. Per accorciare la permanenza, si servono nuovamente della loro proteina congelante. Grazie a questa solidificano l’acqua attorno a sé, e ritornano a terra comodamente incastonati nei fiocchi di neve (cit).

batteri che inseminano le nuvole e causano la pioggia vignetta
Vignetta realizzata da biocomiche.it con materiali liberi presi da clker.com

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