Жер астындағы терең мұхит кейде нағыз тірі «қар шары» сияқты көрінеді. Беттік қабаттағы өсімдіктер мен жануарлардың органикалық қалдықтары төмен түсіп, шаң-тозаңмен араласып, «теңіз қарын» түзеді — бұл көз тартар көрініс Жердегі көміртек пен қоректік заттардың айналымында маңызды рөл атқарады.
Жаңа зерттеу теңіз қарын құрайтын бөлшектердің қозғалысы жайлы түсінігімізді түбегейлі өзгертеді. Браун университеті мен Солтүстік Каролина университетінің зерттеушілері, Proceedings of the National Academy of Sciences журналында жарияланған жұмысында, қабатталған сұйықтықтарда – тығыздығы тереңдікке қарай өзгеретін сұйық ортада – бөлшектердің шөгу жылдамдығына қатысты тосын мәліметтер ұсынды.
Бөлшектер неге «болжанбайтын» жылдамдықпен шөгеді?
Зерттеушілер мұхиттағы бөлшектердің шөгуіне тек сұйықтықтың кедергісі емес, сонымен қатар тұзды сіңіру қабілеті де әсер ететінін анықтады.
Бас зерттеуші Роберт Ханттың айтуынша:
«Бұл дегеніміз – кішкентай бөлшектер үлкендерге қарағанда тезірек шөгуі мүмкін. Бұл – біртекті тығыздықтағы сұйықтықтардағы классикалық ережеге қарама-қайшы нәтиже».
Қарапайым формула – күрделі табиғатты түсіну құралы
Зерттеу нәтижесінде бөлшек өлшемі мен тұздылықтың өзгеру жылдамдығы секілді көрсеткіштерді енгізіп, шөгу жылдамдығын болжауға мүмкіндік беретін формула ұсынылды. Бұл, әсіресе, теңіздегі қоректік заттар айналымын, микропластиктердің, органикалық заттардың немесе көміртек тасымалының жылдамдығын түсінуде маңызды.
Теориядан тәжірибеге: Тұзды ортада шөгудің модельденуі
Зерттеу мынадай тәжірибелер арқылы расталды:
- Зерттеушілер арнайы контролденетін тұздық градиенті бар су қоймасын жасады (бетінде тұщы, түбінде тұзды су).
- Түрлі пішінді агардан (теңіз балдырынан алынатын желатин тәрізді материал) бөлшектер 3D-принтер арқылы дайындалды.
- Камералар арқылы бөлшектердің шөгу траекториясы мен жылдамдығы бақыланды.
Нәтижелер: шөгудің жаңа заңдылықтары
- Кішкентай кеуекті бөлшектер үлкендерге қарағанда тезірек шөгеді, өйткені олар тұзды көбірек сіңіреді.
- Ұзынша пішінді бөлшектер (жұқа немесе жалпақ) шар тәрізділерден жылдамырақ шөгеді, себебі олардың ең кіші өлшемі шешуші рөл атқарады.
- Бұл ашылым бөлімше тығыздығы тұрақты сұйықтықтарда күтілетін нәтижелерге мүлдем кереғар.
Практикалық маңызы: көміртек пен микробөлшектер айналымына әсер Зерттеу көміртектің теңіз түбіне жету жылдамдығын арттыру жолдарын инженерлік тұрғыдан зерттеуге жол ашады. Бұл табиғи көміртек ұстап қалу механизмдерін күшейту арқылы климаттың өзгеруіне қарсы күресте пайдалы болуы мүмкін.
Зерттеу жетекшісі Даниэл Харрис:
«Біздің мақсат — табиғаттағы күрделі құбылыстарды физикалық тұрғыдан қарапайым деңгейге түсіріп, оның негізгі заңдылықтарын анықтау. Содан соң бұл модельдерді нақты теңіздік зерттеулермен салыстыра аламыз».
Қорытынды: гравитацияны қайта ойлау
Бұл зерттеу гравитациялық шөгу процесіне мүлде жаңа қырынан қарауға жол ашты. Мұхиттың терең қабаттарында кішкентай бөлшектердің шапшаң шөгуі климаттық модельдерге, экологиялық тепе-теңдікке және теңіз ортасының тазаруына әсер етуі мүмкін. Ғалымдар енді бұл теорияны нақты мұхиттық жағдайларға бейімдеп, табиғи көміртек сорғыш жүйелерін жетілдіру жолдарын іздестірмек.