Глубокий океан иногда напоминает снежный шар — в толще воды медленно кружатся хлопья «морского снега». Это не просто красивое зрелище: частицы отмерших растений и животных смешиваются с пылью и другими веществами, помогая переносить углерод и питательные элементы по всему мировому океану.

Ученые из Университета Брауна и Университета Северной Каролины обнаружили неожиданную закономерность: в стратифицированной жидкости частицы тонут не так, как в обычной. Оказалось, скорость их погружения зависит не только от сопротивления воды, но и от того, как быстро они впитывают соль относительно своего размера.

Стратифицированная жидкость — жидкость, чья плотность постепенно меняется с глубиной (например, из-за разной концентрации соли). В океане теплые и менее соленые слои «плавают» над холодными и плотными, создавая слоистую структуру.

Результаты опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

Получается, мелкие частицы могут опускаться быстрее крупных, — объясняет Роберт Хант, ведущий автор исследования. — Это полная противоположность тому, что происходит в жидкости с одинаковой плотностью.

Открытие поможет лучше понять круговорот питательных веществ в океане и поведение микропластика.

Ученые вывели простую формулу, которая позволяет предсказать скорость погружения частиц разного размера и формы.

Изначально команда изучала частицы с нейтральной плавучестью — те, что зависают на определенной глубине.

Но эксперименты показали: они продолжали тонуть, что противоречило теории.

Тогда исследователи учли пористость частиц и их способность впитывать соль.

Модель подтвердилась в опытах с 3D-печатными частицами из агара (желеобразного вещества из водорослей), которые погружали в резервуар с контролируемой плотностью воды.

Результаты удивили даже самих ученых:

• Мелкие сферические частицы тонули быстрее крупных.
• Удлиненные частицы погружались быстрее шарообразных того же объема.

Мы не воссоздаем реальные океанские условия, — говорит Дэниел Харрис, куратор работы. — Наша цель — выявить базовые физические принципы, а затем помочь экологам и климатологам применить их на практике.

Этот эксперимент меняет представление о том, как углерод и микропластик распределяются в океане. Если мелкие частицы тонут быстрее, значит, они быстрее достигают дна, где углерод может «запечатываться» на тысячелетия. Это важно для климатических моделей. Также открытие поможет проектам по очистке океана от микропластика — например, при проектировании фильтров или оценке сроков его естественного осаждения.

Исследование проводилось в идеализированных условиях: вода с линейным градиентом плотности и искусственные частицы. В реальном океане на частицы влияют течения, бактерии и сложный химический состав, что может нивелировать обнаруженные эффекты. Нужны полевые испытания.

Ранее ученые сообщили, при каких условиях океан замедляет потепление атмосферы.