[ad_1]
واشنطن – تكشف ملاحظات جديدة أن رقائق صغيرة من المخلفات في المحيط تتساقط ببطء أكثر بفضل المادة اللزجة التي تحيط بكل رقاقة.
يشكل المخاط غير المرئي “ذيول مذنب” تحيط بكل رقاقة، حسبما أفاد الفيزيائي راهول تشاجوا من جامعة ستانفورد في 19 تشرين الثاني/نوفمبر في اجتماع قسم ديناميكيات الموائع بالجمعية الفيزيائية الأمريكية. تعمل تلك الذيول المخاطية على إبطاء سرعة سقوط الرقائق. يمكن أن يؤثر ذلك على معدل احتجاز الكربون في أعماق المحيطات، مما يجعل فيزياء هذه المادة اللزجة مهمة لفهم مناخ الأرض.
وعلى الرغم من أن العلماء كانوا يعرفون أن المادة اللزجة هي أحد مكونات “الثلج البحري” الذي يتساقط في المحيط، إلا أنهم لم يقيسوا من قبل تأثيرها على سرعة الغرق.
يتكون الثلج البحري من العوالق النباتية الميتة والحية، والمواد العضوية المتحللة، والبراز، والبكتيريا وغيرها من أشتات مائية، كلها ملفوفة في المخاط الذي تنتجه الكائنات الحية. مثل المادة اللزجة المعروفة بانسداد المسالك الهوائية أثناء موسم فيروسات الجهاز التنفسي، فإن المخاط هو ما يسمى السائل اللزج (الرقم التسلسلي: 17/3/16). إنه شيء يتدفق مثل السائل ولكنه يُظهر سلوكًا مرنًا أيضًا، ويعود مرة أخرى بعد التمدد.
ليس من السهل دراسة هذه العاصفة الثلجية تحت الماء. عند ملاحظتها في المحيط، تغوص الجسيمات بسرعة بعيدًا عن الأنظار. وفي المختبر، يمكن رؤية الجسيمات لفترات أطول، لكن الرحلة إلى الشاطئ تؤدي إلى تحلل الثلوج البحرية الرقيقة وتقتل الكائنات الحية الموجودة بداخلها.
لذلك قام تشاجوا وزملاؤه ببناء مختبر للفيزياء في البحر. وعلى متن سفينة أبحاث في خليج ماين، جمع الفريق جزيئات الثلج البحري في مصائد على عمق 80 مترًا تحت سطح الماء. ثم قاموا بتحميل ما اصطادوه في جهاز على متن السفينة، مصمم لمراقبة سقوط الجزيئات.
إنها، الملقبة بـ “آلة الجاذبية”، وهي عبارة عن عجلة مملوءة بالسوائل تدور لإبقاء الرقاقة الفردية أمام الكاميرا. إنها تشبه إلى حد ما عجلة الهامستر لسقوط الحطام. عندما تغوص القشرة، تدور العجلة لتحريك الثلج في الاتجاه المعاكس، مما يسمح بمراقبة تساقط الثلوج إلى أجل غير مسمى. تم تركيب آلة الجاذبية نفسها على محور مصمم لتفادي الاهتزاز الناتج عن اهتزاز السفينة.
يقول عالم الفيزياء الحيوية أنوبام سينجوبتا من جامعة لوكسمبورج، الذي لم يشارك في البحث: “إنه حل وسط لطيف للغاية بين الثلج البحري الحقيقي الذي تحصل عليه في المحيط، مقابل ما يمكنك القيام به عمليًا في المختبر”.
ولملاحظة كيفية تدفق السائل حول الجسيمات، أضاف الباحثون حبات صغيرة داخل السائل في آلة الجاذبية. وكشف ذلك عن معدل تدفق السوائل حول الجزيئات. وتباطأت سرعة تدفق السوائل في منطقة على شكل ذيل مذنب حول الجسيم، مما كشف عن المخاط غير المرئي الذي يغوص مع الجسيم.
غرقت الجسيمات بسرعات تصل إلى 200 متر في اليوم. لعب المخاط دورًا كبيرًا في سرعة الغرق. يقول تشاجوا: “كلما زاد المخاط، كلما كان غرق الجزيئات أبطأ”. في المتوسط، يتسبب المخاط في بقاء جزيئات الثلج البحرية في الـ 100 متر العليا من المحيط أطول بمرتين مما كانت ستفعل، حسبما قرر تشاجوا وزملاؤه.
إذا سقط الثلج البحري على عمق كافٍ، فيمكنه عزل الكربون بعيدًا عن الغلاف الجوي. وذلك لأن العوالق النباتية الحية، مثل النباتات، تمتص ثاني أكسيد الكربون وتطلق الأكسجين. عندما تشكل العوالق النباتية الثلج البحري، فإنها تأخذ الكربون معها أثناء غرقها. إذا وصلت الرقاقة إلى قاع المحيط، فيمكن أن تستقر في زبد في القاع الذي يخزن هذا الكربون على مدى فترات زمنية طويلة. كلما غرقت الجسيمات بشكل أسرع، زادت احتمالية وصولها إلى الهاوية من قبل يتم أكلها من قبل المخلوقات (الرقم التسلسلي: 23/06/22).
ويقول الباحثون إن معرفة مدى سرعة غرق الجسيمات أمر مهم لحساب تأثير المحيط على مناخ الأرض، وكيف يمكن أن يتغير ذلك مع ارتفاع درجة حرارة المناخ. المحيطات هي اللاعبين الرئيسيين في دورة الكربون على الكوكب (الرقم التسلسلي: 2/12/21)، ويقدر العلماء أن المحيطات امتصت ما يقرب من 30 بالمائة من ثاني أكسيد الكربون الصادر عن البشر منذ التصنيع. ويأمل تشاجوا وزملاؤه أن يتم استخدام نتائجهم لتحسين النماذج المناخية، التي لا تأخذ المخاط في الاعتبار حاليًا.
لذا فإن هذا المخاط ليس شيئًا يمكن العطس فيه. يقول مانو براكاش، عالم الفيزياء في جامعة ستانفورد، وهو مؤلف مشارك في هذا العمل: “نحن نتحدث عن الفيزياء المجهرية”. ذكرت أيضا في ورقة تم تقديمه في 3 أكتوبر على arXiv.org. “لكن اضرب ذلك في حجم المحيط… هذا ما يعطيك حجم المشكلة.”
[ad_2]
