Хаотичные 3D-течения формируют множественные «аттракторы» микропластика под поверхностью океана

Исследователи из Института океанографии Вудс-Хоул разработали теорию, объясняющую, как частицы микропластика могут накапливаться в океанических вихрях. Их работа, опубликованная в журнале Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science, моделирует поведение частиц в идеализированном круговом течении.

Это открытие важно, потому что, в отличие от хорошо известных «мусорных пятен» на поверхности, распределение микропластика в толще воды остается плохо изученным. Теория позволяет предсказать зоны его повышенной концентрации под поверхностью, что критически необходимо для эффективного отбора проб в обширном океане.

Ученые начали с модели движения жидкости во вращающемся цилиндре — стандартной лабораторной установке для изучения крупномасштабных океанических и атмосферных потоков. При наклоне крышки цилиндра траектории частиц становятся хаотичными, формируя новые кольцеобразные циркуляции. «Микропластиковые частицы в первом приближении просто следуют за траекториями жидкости», — пояснил Ларри Пратт. Однако их инерция заставляет их медленно отклоняться от пути воды, что и приводит к накоплению.

Теория показывает, что частицы скапливаются в центре трубчатых структур, закрученных вокруг круговых течений. Множество таких структур создают несколько «аттракторов» — стабильных замкнутых петель, по которым частицы движутся, спирально поднимаясь и опускаясь в трехмерном потоке. В ближайшем будущем исследователи планируют учесть влияние турбулентности и неидеальную форму частиц, чтобы теория могла напрямую помочь в планировании экспедиций по поиску микропластика.