Naukowcy odkryli, iż mikroplastik w oceanach krąży w zamkniętych wirach jak miniaturowe tornada. To może ułatwić jego namierzenie.
Mikroplastik nie tylko unosi się na falach czy zalega na dnie mórz i oceanów. Z najnowszych badań wynika, iż w głębi oceanów potrafi wpaść w pułapkę własnej fizyki i zacząć krążyć w zamkniętych wirach niczym miniaturowe tornada. To odkrycie może wreszcie podpowiedzieć, gdzie szukać ukrytych plam plastiku, których nie widać z kosmosu ani z pokładów statków.
Tony mikroplastiku, którego po prostu nie widać
Pod powierzchnią wody mikroplastik dosłownie znika z naszych oczu – rozprasza się w trójwymiarowym, chaotycznym środowisku prądów, fal i zawirowań. Do tej pory naukowcy wiedzieli, iż ten plastik gdzieś się gromadzi, ale nie wiedzieli, jak dokładnie się tam dostaje. Aby zrozumieć, co dzieje się z mikroskopijnymi drobinami pod powierzchnią, dwójka badaczy z Woods Hole Oceanographic Institution sięgnęła po narzędzie, które oceanografom bardzo często zastępuje prawdziwe morze: model fizyczny i równania opisujące ruch płynów.
Zamiast próbować łowić plastik w prawdziwym oceanie, odtworzyli jego zachowanie w uproszczonym układzie, a konkretniej w obracającym się cylindrze wypełnionym cieczą. Ściany naczynia i jego pokrywa obracają się z różnymi prędkościami, co prowadzi do powstania złożonego, trójwymiarowego pola prądów, podobnego do tego, jakie panuje na setkach kilometrów otwartego morza.
Do symulacji wprowadzono cząstki przypominające prawdziwy mikroplastik – z masą i rozmiarem, a więc zdolne do samodzielnego oddziaływania z otoczeniem. Choć woda w dużej mierze po prostu niesie z nurtem takie drobiny, ich bezwładność potrafi subtelnie zakłócić tor ruchu wyznaczany przez prądy.
Tornada z plastiku pod falami
Gdy badacze zaczęli śledzić trajektorie takich cząstek w trójwymiarowym przepływie, okazało się, iż nie rozpraszają się one przypadkowo po całej objętości wody. Zamiast tego po pewnym czasie zaczynają przyklejać się do specyficznych struktur przepływu – stabilnych, zamkniętych pętli, które można porównać do wirów.
W modelu tworzą się one jak coś w rodzaju plastikowych tornad: skręconych tub, po których drobiny krążą w górę i w dół, nie uciekając ani na powierzchnię, ani w głębiny. W języku matematyki takie miejsca nazywa się atraktorami – to obszary, w które trajektorie cząstek są niejako wciągane w chaotycznym systemie.
Co istotne, te zamknięte pętle nie muszą dryfować tuż pod powierzchnią – mogą formować się głębiej, w toni wodnej, poza zasięgiem satelitów i tradycyjnych metod pomiarowych. To właśnie takie ukryte wiry mogą tłumaczyć zagadkę znikającego mikroplastiku: ogromnych ilości tworzyw, których nie widać ani na powierzchni, ani na dnie, a które gdzieś muszą się podziać.
Jak ta wiedza może pomóc oceanom?
Model zaproponowany przez naukowców pokazuje, iż w rzeczywistych, trójwymiarowych prądach oceanicznych mikroplastik nie rozprasza się równomiernie. Zamiast tego z czasem układa się w niewidoczne struktury przepływu, które wciąż się przekształcają.
To odkrycie może pomóc tak naprawdę na dwa sposoby. Po pierwsze, ułatwia planowanie pomiarów – zamiast pobierać próbki przypadkowo, można celować w rejony o warunkach sprzyjających powstawaniu takich ukrytych wirów. Po drugie, daje szansę na opracowanie bardziej precyzyjnych metod oczyszczania – takich, które skierują statki czy urządzenia filtrujące tam, gdzie mikroplastik się gromadzi.
Nowy model nie sprawi oczywiście, iż plastik magicznie zniknie z wody, ale daje naukowcom coś bardzo cennego: mapę potencjalnych pułapek, w których cząstki lubią się kumulować. A tam, gdzie istnieją takie skupiska, łatwiej zaplanować monitoring, eksperymenty i w przyszłości skuteczniejsze akcje oczyszczania.
*Źródło zdjęcia wprowadzającego: Molenira / Shutterstock.com
