在海洋的深處，有一場無形的雪花紛飛，它們並非冰晶，而是被稱為「海洋雪」的碎屑。海洋雪是由死去的浮游生物、有機物殘餘、排泄物、細菌以及其他海洋微粒組成，它們被具有黏性的「黏液」包裹著。這些微小的雪花在水中緩緩下沉，卻因其周圍不可見的黏液彗星尾巴而降低了下降速度，這一新的發現可能對海洋深處的碳封存率產生影響，對於理解地球氣候有著不可忽視的作用。
直到最近，科學家們都知道這種黏液是海洋雪的一部分，但尚未量測其對沉降速度的影響。這種黏液被稱為「粘彈性流體」，像是液體一樣流動，但也展現出彈性行為，能在被拉伸後回彈。
這種水下暴風雪並不容易研究。在海洋中觀察時，這些微粒迅速從視野中消失。在實驗室中，可以觀察更長時間，但從海洋中運到實驗室的過程會破壞這些精細的海洋雪，並殺死其中的生物。
為了解決這一難題，物理學家查瓦（Rahul Chajwa）和他的同事們在海上建立了一個物理實驗室。在緬因灣的一艘研究船上，團隊在水下80公尺處收集了海洋雪粒子。然後他們將收集到的海洋雪裝入船上設計的裝置中進行觀察。
加入微小珠子 揭示流動速度
這個裝置被暱稱為「重力機器」，它是一個充滿流體的輪子，通過旋轉來保持個別雪花在攝像機的視野中。當雪花下沉時，輪子轉動以相反方向移動雪花，允許無限期地觀察雪花下落。這個重力機器本身安裝在一個雲台上，以避免船搖晃造成的流體晃動。
為了觀察流體如何繞著微粒流動，研究者們在重力機器中的流體中加入了微小的珠子。這揭示了流體圍繞微粒的流動速度。流體流動速度在微粒周圍的彗星尾狀區域放慢，顯示了與微粒一起下沉的不可見黏液。
黏液越多 下沉越慢
這些微粒的下沉速度高達每天200米。黏液在下沉速度上起了重要作用。查瓦說：「黏液越多，微粒下沉越慢。」查瓦和同事們確定，平均而言，黏液使海洋雪微粒在上層100公尺的海洋中停留的時間延長兩倍。
如果下沉得足夠深，海洋雪可以將碳從大氣中隔離開。因為活的浮游植物也就像植物本身，一樣吸收二氧化碳並釋放氧氣。當浮游植物形成海洋雪時，它們將這些碳隨著下沉帶走。如果一片雪花到達海底，它可以在底部積聚成一層泥濘，長期封存這些碳。微粒下沉得越快，它們到達深淵的可能性就越大，而不是被生物吃掉。
了解這些微粒下沉的速度對於計算海洋對地球氣候的影響以及氣候變暖時可能的變化非常重要，研究者們說。海洋是地球碳循環的主要參與者，科學家估計自工業化以來，海洋吸收了人類釋放的大約30%的二氧化碳。查瓦和同事們希望他們的結果能用於完善氣候模型，目前的模型還沒有考慮到黏液。
所以這種黏液絕非可小覷之物。史丹佛大學物理學家Manu Prakash說：「我們向來談論這方面的是微觀物理，但若想進一步乘以海洋的體積，那關於問題的尺寸就要很小心了。」相關研究刊登在《arXiv 》。
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首圖來源：NOAA cc By4.0
圖片來源：arXiv cc By4.0
參考論文：
1.Hidden Comet-Tails of Marine Snow Impede Ocean-based Carbon SequestrationarXiv
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