회전 중력 기계와 현미경을 사용하여 바다에서 수행된 연구 탐험은 지구의 바다가 연구자들이 오랫동안 생각했던 것만큼 많은 탄소를 흡수하지 않을 수 있다는 것을 발견했습니다.
바다는 대략적으로 흡수되는 것으로 여겨진다 26% CO 감소를 통한 전 세계 이산화탄소 배출량2 대기로부터 차단하여 차단합니다. 이 시스템에서는 CO2 바다로 들어가 식물성 플랑크톤과 다른 유기체가 약 20%를 소비합니다. 70퍼센트 그것의. 이들 유기체가 결국 죽으면 부드럽고 작은 구조물이 마치 수중 눈처럼 바다 바닥으로 가라앉습니다.
이 “해양 눈”은 바다 표면에서 탄소를 끌어당겨 수천 년 동안 심해에 격리시켜 지표수가 더 많은 CO를 끌어낼 수 있도록 합니다.2 공중에서. 이는 지구 최고의 천연 탄소 제거 시스템 중 하나입니다. 대기 CO를 유지하는 데 매우 효과적입니다.2 많은 연구 그룹이 프로세스를 향상시키려고 노력하고 있음을 확인하는 수준입니다. 지구 공학 기술.
하지만 새로운 공부하다10월 11일에 출판됨 과학, 가라앉는 입자는 연구자들이 생각한 것만큼 빨리 해저로 떨어지지 않는다는 사실을 발견했습니다. 해양 눈의 기본 환경을 시뮬레이션한 맞춤형 중력 기계를 사용하여 연구 저자는 입자가 낙하산처럼 작용하여 하강에 브레이크를 걸고 때로는 멈추게 하는 점액 꼬리를 생성한다는 것을 관찰했습니다.
물리적 항력으로 인해 탄소는 더 깊은 물에 안전하게 격리되지 않고 상부 수권에 남아 있게 됩니다. 그러면 살아있는 유기체는 해양 눈 입자를 소비하고 탄소를 다시 바다로 호흡할 수 있습니다. 궁극적으로 이는 바다가 줄어들고 추가 CO를 격리하는 속도를 방해합니다.2 공중에서.
그 의미는 암울합니다: CO2 양에 대한 과학자들의 최선의 추정치2 지구의 해양 격리는 멀리 떨어져 있을 수 있습니다. “해양 눈꼬리를 포함하지 않으면 대략 수백 기가톤의 불일치가 발생합니다.”라고 말합니다. 마누 프라카시스탠포드 대학의 생명 공학자이자 논문의 저자 중 한 명입니다. 이 연구는 스탠포드, 뉴저지의 러트거스 대학교, 매사추세츠의 우즈홀 해양학 연구소의 연구원들이 수행했습니다.
바다는 CO를 덜 흡수합니다2 예상보다
연구자들은 수년간 해양 탄소 격리를 추정하기 위한 수치 모델을 개발해 왔습니다. 이러한 모델은 해양 눈이 가라앉는 속도가 느려지도록 조정되어야 한다고 Prakash는 말합니다.
이번 연구 결과는 이제 막 시작한 스타트업에도 시사점을 준다. 해양 탄소 지구 공학 필드. 이들 회사는 해양의 탄소 격리 능력을 강화하기 위해 해양 알칼리도 향상과 같은 기술을 사용합니다. 그들의 성공은 부분적으로 수치 모델을 사용하여 그들의 기술이 효과가 있음을 투자자와 대중에게 입증하는 데 달려 있습니다. 그러나 그들의 추정치는 그들이 사용하는 모델과 그에 대한 과학계의 신뢰만큼만 우수합니다.
“해양 눈꼬리를 포함하지 않으면 대략 수백 기가톤의 불일치가 발생합니다.” —스탠퍼드 대학교 마누 프라카시(Manu Prakash)
스탠포드 연구원들은 메인주 해안에서 탐사를 하다가 이 사실을 발견했습니다. 그곳에서 그들은 보트에 80m 깊이에 함정을 걸어 해양 샘플을 수집했습니다. 연구진은 시료를 채취한 뒤 바퀴 모양의 기계와 현미경을 이용해 배에 탑승한 상태에서 신속하게 내용물을 분석했다.
이 장치는 유기체의 장거리 수직 이동을 시뮬레이션합니다. 샘플은 빈티지 필름 릴 크기의 바퀴에 들어갑니다. 바퀴는 끊임없이 회전하여 부유하는 해양 눈 입자를 가라앉히고 카메라는 입자의 모든 움직임을 포착합니다.
이 장치는 해양 조건을 모방하기 위해 온도, 빛 및 압력을 조정합니다. 전산 도구는 가라앉는 입자 주변의 흐름을 평가하고 맞춤형 소프트웨어 선박의 진동으로 인한 데이터의 노이즈를 제거합니다. 선박의 기울기와 롤링을 수용하기 위해 연구원들은 장치를 2축 짐벌에 장착했습니다.
해양 눈이 느려지면 탄소 격리가 감소합니다
이 설정을 통해 팀은 가라앉는 해양 눈이 점탄성 투명 엑소폴리머(점액 같은 낙하산)로 만들어진 보이지 않는 후광 모양의 혜성 꼬리를 생성한다는 것을 관찰했습니다. 그들은 바퀴에 있는 바닷물 샘플에 작은 구슬을 추가하고, 바다 눈 주위를 흐르는 방식을 분석하여 보이지 않는 꼬리를 발견했습니다. “우리는 가라앉는 입자 뒤에 보이지 않는 무언가에 구슬이 붙어 있다는 것을 발견했습니다.”라고 말합니다. 라훌 차즈와스탠포드의 생명공학 박사후 연구원입니다.
꼬리는 항력과 부력을 발생시켜 해양 눈이 상부에서 보내는 시간을 두 배로 늘립니다. 연구원들은 바다에서 100미터 떨어진 곳이라고 결론을 내렸습니다. “이것은 우리가 따라야 할 퇴적법칙입니다.”라고 Prakash는 말합니다. 그는 그 결과를 기후 모델에 적용하기를 희망합니다.
이 연구는 모델이 탄소 수출, 즉 CO를 운반하는 과정을 예측하는 데 도움이 될 것입니다.2 대기에서 깊은 바다까지, 말한다 레나르트 바흐호주 태즈메이니아 대학교 해양 생화학자, 그는 연구에 참여하지 않았습니다. “그들이 개발한 방법론은 매우 흥미롭고 이 연구 분야에 새로운 방법이 등장하는 것을 보는 것이 좋습니다.”라고 그는 말합니다.
그러나 바흐는 결과를 너무 멀리 추정하지 말라고 경고합니다. “나는 이 연구가 현재 우리가 알고 있는 탄소 수출 수치를 바꿀 것이라고 생각하지 않습니다.” 왜냐하면 이 수치는 무의식적으로 점액 꼬리의 효과를 포함했을 경험적 방법에서 파생되었기 때문이라고 그는 말합니다.
Prakash와 그의 팀 아이디어가 떠올랐다 수십 미터를 이동할 수 있는 인간 기생충을 연구하는 동안 현미경을 위해. Prakash는 “우리는 5~10미터 높이의 현미경을 만들곤 했는데 어느 날 마다가스카르 여행을 위해 짐을 꾸리는 동안 ‘아하’하는 순간을 경험했습니다.”라고 말합니다. “저는 ‘왜 우리는 이 모든 튜브를 포장하는 걸까요?’라고 생각했습니다. 만약 이 튜브의 양쪽 끝이 연결되어 있다면 어떨까요?”
그룹은 선형 튜브를 닫힌 원형 채널로 바꾸었습니다. 이는 미세한 입자를 관찰하기 위한 햄스터 바퀴 접근 방식입니다. 5번 이상의 해상 탐험을 통해 팀은 해양 샘플을 수용할 수 있도록 현미경의 설계와 유체 역학을 더욱 개선했으며, 종종 보트에 있는 동안 엔지니어링 작업을 다루고 홍수와 공해에 맞게 조정했습니다.
해양 눈의 퇴적 물리학 외에도 팀은 기후 및 탄소 순환 모델에 영향을 미칠 수 있는 다른 플랑크톤도 연구합니다. 최근 캘리포니아 북부 해안을 탐사한 결과, 연구팀은 바다의 눈을 바위처럼 가라앉히는 실리카 밸러스트가 있는 셀을 발견했다고 Prakash는 말합니다.
교활한 중력 기계는 Prakash의 많은 기계 중 하나입니다. 알뜰한 발명품종이접기에서 영감을 받은 종이현미경, 또는 “접이식 범위”, 스마트폰에 부착할 수 있는 종이와 끈으로 만든 생체의학 원심분리기 “종이 퓨즈.”