看不见的彗尾粘液减缓了“海洋雪”的下沉

　　华盛顿——新的观测结果显示，海洋中微小的、下沉的碎屑碎片下落得更慢，这要归功于每片碎片周围的粘稠物。

　　斯坦福大学的物理学家Rahul Chajwa在11月19日的美国物理学会流体动力学分部会议上报告说，这种看不见的粘液在每个薄片周围形成了“彗星尾巴”。这些黏液尾部减缓了雪花下落的速度。这可能会影响碳在海洋深处被隔离的速度，使得这种粘性物质的物理学对了解地球气候很重要。

　　虽然科学家们知道这种粘稠物是海洋中“海洋雪”的组成部分，但他们之前没有测量过它对下沉速度的影响。

　　海洋雪是由死的和活的浮游植物、腐烂的有机物、粪便、细菌和其他水生杂物组成的，所有这些都包裹在有机体产生的粘液中。就像在呼吸道病毒季节堵塞呼吸道的粘稠物一样，粘液被称为粘弹性流体(SN: 3/17/16)。这是一种像液体一样流动的东西，但也表现出弹性，在被拉伸后会弹回来。

　　这种水下暴风雪不容易研究。当在海洋中观察时，这些粒子很快就消失了。在实验室里，这些颗粒可以被观察更长时间，但上岸的长途跋涉会使脆弱的海洋雪退化，并杀死其中的生物。

　　因此，Chajwa和同事们在海上建立了一个物理实验室。在缅因湾的一艘研究船上，研究小组在水面以下80米的陷阱中收集海洋雪颗粒。然后他们将捕获物装入船上的一个设备中，该设备旨在观察粒子的下落。

　　绰号“重力机器”，它是一个充满液体的轮子，旋转以使单个薄片保持在相机的视野内。这有点像仓鼠的轮子，用于掉落的碎片。当雪花下沉时，车轮转动，使雪向相反的方向移动，从而使降雪无限期地观察下去。重力机器本身安装在一个万向架上，目的是为了避免飞船摇晃造成的晃动。

　　卢森堡大学的生物物理学家阿努帕姆·森古普塔没有参与这项研究，他说:“在海洋中获得的真正的海洋雪和在实验室中实际可以做的之间，这是一个非常好的妥协。”

　　为了观察流体是如何在颗粒周围流动的，研究人员在重力机器的流体中加入了微小的珠子。这揭示了颗粒周围流体流动的速率。在粒子周围彗星尾巴形状的区域，流体流动的速度被减慢了，随着粒子下沉的看不见的粘液显露出来。

　　这些粒子以每天200米的速度下沉。黏液对下沉速度起了很大的作用。“黏液越多，颗粒下沉的速度就越慢，”查瓦说。查瓦和他的同事们确定，平均而言，黏液使海洋雪颗粒在海洋上层100米停留的时间是正常情况下的两倍。

　　如果深度足够，海洋雪可以将碳从大气中隔离出去。这是因为活的浮游植物，像植物一样，吸收二氧化碳并释放氧气。当浮游植物形成海洋雪时，它们会在下沉时带走碳。如果一片薄片到达海底，它会沉淀成海底的浮渣，在很长一段时间内将碳储存起来。粒子下沉得越快，就越有可能在被生物吃掉之前到达深渊(SN: 6/23/22)。

　　研究人员说，了解颗粒下沉的速度对于计算海洋对地球气候的影响以及随着气候变暖这种影响可能发生的变化非常重要。海洋是地球碳循环的主要参与者(SN: 12/2/21)，科学家估计，自工业化以来，海洋吸收了人类释放的大约30%的二氧化碳。Chajwa和他的同事们希望他们的研究结果可以用来改进气候模型，目前这些模型没有考虑到黏液。

　　所以这些黏液是不容小觑的。“我们讨论的是微观物理学，”斯坦福大学物理学家Manu Prakash说，他是这项研究的合著者之一，这项研究也发表在10月3日提交给arXiv.org的一篇论文中。“但将其乘以海洋的体积……这就是问题的规模。”