Физики выяснили, что «океанический снег» влияет на климат Земли

Эти частицы переносят огромные объемы углерода из поверхностных слоев воды в глубину, и от того, насколько эффективно это происходит, зависит скорость накопления углекислого газа в атмосфере, передает cambridge.org

Что такое морской снег

В океане постоянно идет своеобразный «снегопад», который не имеет ничего общего с обычным снегом. Миллиарды крошечных хлопьев мертвой органики — остатки водорослей, фекалии зоопланктона, погибшие микроорганизмы и другие частицы — медленно опускаются сквозь толщу воды. Из-за своей сложной, пушистой формы их называют морским снегом.

По пути вниз эти хлопья часто сталкиваются друг с другом и слипаются, образуя более крупные и тяжелые агрегаты. От частоты таких столкновений напрямую зависит, как быстро частицы будут тонуть и сколько углерода в итоге достигнет дна.

До сих пор моделирование этого процесса было довольно приблизительным. Ученые обычно рассматривали только один из двух возможных механизмов столкновения, хотя в реальности работают оба.

Два механизма столкновений

Первый механизм — броуновское движение. Мелкие частицы хаотично дрожат и перемещаются в воде под действием ударов молекул. Это случайное движение позволяет им сталкиваться даже с теми частицами, которые находятся не прямо на их пути.

Второй механизм — прямое «заметание». Крупные и тяжелые хлопья, быстрее опускающиеся вниз, буквально «подметают» более мелкие и медленные частицы, встречающиеся на их пути.

Раньше исследователи часто просто складывали частоты этих двух процессов. Варшавские физики решили проверить, насколько такой упрощенный подход точен.

Что показали результаты

С помощью детального компьютерного моделирования ученые впервые проанализировали оба механизма одновременно. Оказалось, что простое суммирование частот дает приемлемую погрешность (не более 20%), но в некоторых случаях может сильно искажать реальную картину — вплоть до недооценки количества столкновений в десятки раз.

«Мы исследовали достоверность единственного существующего метода объединения обоих явлений, который включает суммирование частот столкновений. Этот метод дает погрешность, не превышающую 20%. В действительности сложных океанографических измерений это удовлетворительный результат. Однако он не является точным» — говорит Ян Турчинович, ведущий автор статьи.

Исследование также показало интересную закономерность: граница, при которой один механизм начинает преобладать над другим, почти точно совпадает с биологическим разделением между пикопланктоном и нанопланктоном.

Почему это важно для климата

Точное понимание поведения морского снега критически важно для климатических моделей. Если мы неправильно оцениваем, сколько углерода уходит на дно океана, то и прогнозы глобального потепления становятся менее точными.

Работа польских ученых помогает улучшить существующие модели и лучше понять, как меняется углеродный цикл в условиях потепления океана. Несмотря на 50 лет изучения морского снега, в этом процессе до сих пор остается много белых пятен.