Comete invisibili di coda di muco, fiocchi di "neve marina" che affondano lentamente.

WASHINGTON - Le osservazioni recenti rivelano che le minuscole scaglie di detrito nell'oceano cadono più lentamente grazie alla melma che avvolge ciascuna scaglia.

La melma invisibile forma delle "code di cometa" che circondano ciascuna scaglia, ha riferito il fisico Rahul Chajwa dell'Università di Stanford il 19 novembre alla riunione della Divisione di Fluidodinamica dell'American Physical Society. Queste code di melma rallentano la velocità di caduta delle scaglie. Ciò potrebbe influire sulla velocità a cui il carbonio viene sequestrato in profondità negli oceani, rendendo la fisica di questa melma appiccicosa importante per capire il clima della Terra.

Sebbene gli scienziati sapessero che la melma era una componente delle "neve marine" che cade nell'oceano, non avevano mai misurato il suo impatto sulla velocità di immersione.

La neve marina è fatta di fitoplancton morto e vivo, materiale organico in decomposizione, feci, batteri e altre cose acquatiche, il tutto avvolto in melma prodotta dagli organismi. Come i detriti che ostruiscono le vie respiratorie durante la stagione dei virus respiratori, la melma è ciò che viene chiamato un fluido viscoelastico. Questo significa che scorre come un liquido ma presenta anche un comportamento elastico, cioè ritorna alla forma originale dopo essere stato allungato.

È difficile studiare questa tempesta sottomarina. Quando osservate nell'oceano, le particelle affondano rapidamente e scompaiono dalla vista. In laboratorio, le particelle possono essere viste per periodi più lunghi, ma il viaggio verso la terraferma degrada la delicata neve marina e uccide gli organismi viventi in essa.

Quindi Chajwa e i suoi colleghi hanno costruito un laboratorio fisico in mare. A bordo di una nave da ricerca nel Golfo del Maine, il team ha raccolto particelle di neve marina in trappole a 80 metri sotto la superficie dell'acqua. Poi hanno caricato il loro bottino in un dispositivo a bordo, progettato per osservare le particelle in caduta.

Soprannominato "la macchina della gravità", è una ruota piena di fluido che ruota per mantenere una singola scaglia alla vista di una telecamera. È un po' come una ruota per criceti per detriti in caduta. Man mano che la scaglia affonda, la ruota si gira in modo da muovere la neve nella direzione opposta, consentendo di osservare la caduta di neve a tempo indeterminato. La macchina della gravità era montata su un giunto cardanico progettato per evitare il rimescolamento causato dall'oscillazione della nave.

"È un bel compromesso tra la vera neve marina che si trova nell'oceano e ciò che è praticamente possibile fare in laboratorio", dice il biologo Anupam Sengupta dell'Università del Lussemburgo, che non ha partecipato alla ricerca.

Per osservare come il fluido si muoveva intorno alle particelle, i ricercatori hanno aggiunto minuscole perle al fluido nella macchina della gravità. Ciò ha rivelato la velocità del flusso del fluido intorno alle particelle. La velocità del flusso del fluido diminuiva in una regione a forma di coda di cometa intorno alla particella, svelando la melma invisibile che affonda insieme alla particella.

Le particelle affondavano a velocità fino a 200 metri al giorno. La melma svolgeva un ruolo importante nella velocità di affondamento. "Più c'è melma, più lentamente affondano le particelle", dice Chajwa. In media, la melma fa sì che le particelle di neve marina rimangano il doppio di tempo nei primi 100 metri dell'oceano rispetto a quanto farebbero altrimenti, hanno determinato Chajwa e i suoi colleghi.

Se affonda abbastanza in profondità, la neve marina può sequestrare il carbonio dall'atmosfera. Questo perché il fitoplancton vivo, come le piante, assorbe anidride carbonica e rilascia ossigeno. Quando il fitoplancton forma la neve marina, trascina con sé il carbonio mentre affonda. Se una scaglia raggiunge il fondo dell'oceano, può depositarsi in uno strato sul fondo che trattiene il carbonio per lungo tempo. Più velocemente affondano le particelle, più probabilità ci sono che raggiungano l'abisso prima di essere mangiate dagli organismi (SN: 6/23/22).

Sapere quanto velocemente affondano le particelle è importante per calcolare l'impatto dell'oceano sul clima della Terra e come questo potrebbe cambiare con il riscaldamento del clima, affermano i ricercatori. Gli oceani sono attori principali nel ciclo del carbonio del pianeta e gli scienziati stimano che gli oceani abbiano assorbito circa il 30 percento dell'anidride carbonica emessa dall'uomo dall'inizio dell'industrializzazione. Chajwa e i suoi colleghi sperano che i loro risultati possano essere utilizzati per perfezionare i modelli climatici, che attualmente non considerano la presenza della melma.

Quindi questa melma non è da sottovalutare. "Stiamo parlando di fisica microscopica", dice Manu Prakash, fisico di Stanford e coautore del lavoro, che è stato anche pubblicato in un articolo inviato il 3 ottobre su arXiv.org. "Ma moltiplica tutto questo per il volume dell'oceano... ecco ciò che ti dà l'entità del problema."