Tiskane izdaje
Eno takih območij, kjer je še vedno bistveno več neznank, kot je znanja, so oceani. Pravzaprav so največja uganka našega planeta. Prekrivajo kar dve tretjini Zemlje, a po oceni ameriške Nacionalne uprave za oceane in ozračje (NOAA) je 95 odstotkov tega okolja še vedno neraziskanega. Ta neznani, tuji svet pa ni skrit samo v morskih globinah, ampak je vsem na očeh, na sami gladini oceanov in morij.
Čeprav izpostavljen, je, protislovno, za veliko večino ljudi neviden. Doslej ga je videla le peščica znanstvenikov, ki so po zaslugi razvoja laserjev v zadnjih letih razvili ustrezne raziskovalne tehnike. Med njimi je tudi raziskovalna skupina na inštitutu za fizikalno kemijo na Univerzi Christiana Albrechtsa v Kielu, katere član je naš sogovornik Kristian Lass.
Med morjem in zrakom
Vendar je ta vmesni sloj za nas zelo pomemben, saj vpliva na kemijo samih oceanov in ozračja. Kot razlaga Lass, je z njim povezano eno ključnih dogajanj na našem planetu, transport plinov v ocean in iz njega. Oceani namreč skladiščijo precejšen del toplogrednih plinov, ki jih proizvajamo, prav mikro- oziroma nanosloj na morski gladini pa je tisti, ki jih povleče v morje.
Bi torej lahko rekli, da je ta sloj nekakšna koža oceana, skozi katero ta diha?
Lass kot znanstvenik, ki kožo pojmuje po njeni znanstveni definiciji, nad prispodobo ni navdušen. Se pa strinja, da je vmesno plast kljub nanomajhnosti mogoče obravnavati kot svojevrsten ekosistem, ki se močno razlikuje od vseh doslej znanih.
Kdor je videl posnetke tankerskih nesreč in drugih izlivov nafte v morje ali pa jih je celo doživel med plovbo po morju, si lahko predstavlja to vmesno plast kot naftne madeže (ali pa kot »mastne« kaplje čistila za pomivanje posode v pomivalnem koritu), ki v tankem sloju plavajo na gladini in pogosto prekrivajo precej velike površine. Reševalci jih z gladine bolj ali manj uspešno tudi odstranijo.
Plast, ki se ne pusti ujeti
Ne velja pa enako za vmesno nanoplast, pogojno rečeno »kožo oceana«. Ta vodno gladino prekriva v nevidnem tankem sloju prav do zadnjega milimetra. A ker je tako zelo tanka, jo je težko posneti z gladine, ne da bi hkrati zajeli tudi sloje vode iz drugega ekosistema pod njo. Raziskovanje vmesne plasti zato še zdaleč ni preprosto. Težko jo je sploh določiti, je v svoji interaktivni predstavitvi poudaril Kristian Lass, saj ne leži mirno na morski gladini, ampak se nenehno giblje navzdol in navzgor.
Raziskovalci so morali zato najprej zasnovati metodo in izdelati orodje, s katerim bi posneli zgolj to tanko plast na vodni gladini in ničesar pod njo. Če bi bila kakor smetana na mleku, to ne bi bilo težko. Vendar je bistveno tanjša, poleg tega je tako rekoč nevidna in enake konsistentnosti kot voda pod njo. Da bi jo naredili bolj podobno smetani, so se raziskovalci z britanske univerze East Anglia domislili postopka, pri katerem zgornjo gladino zamrznejo, tako da se strdi, nato pa jo »postrgajo« z vodne površine. To »pobiranje oceanske smetane« poteka razmeroma preprosto: kozarec s tekočim dušikom ohladijo in ga potisnejo v morje, voda ob stiku s kozarcem zamrzne, in če so dovolj previdni, da kozarec ne predre gladine, dobijo v led ujeto »kožo« oceana.
S to metodo je raziskovalcem z univerze East Anglia uspelo dobiti dovolj izolirane vmesne plasti med oceanom in ozračjem, da so lahko ugotovili, da se ta vrhnji sloj gladine kemijsko razlikuje od preostale vode. V njem so nakopičene molekule, ki jih tja prinesejo zračni mehurčki in jih nagrmadijo na samo površino.
Lov s svetlobo
Raziskovalna skupina na inštitutu za fizikalno kemijo v Kielu pa se je zadeve lotila drugače – s spektroskopijo oziroma z drugostopenjskimi nelinearnimi optičnimi metodami, ki omogočajo neposreden dostop do te plasti brez vpliva preostale vode.
V zadnjih letih, po razvoju laserjev z zelo hitrimi utripi (ti trajajo le milijoninko milijoninke sekunde, pri tem pa razvijejo zelo visoko energijo, tudi več megavatov, pojasnjuje Lass), jim je ta spektroskopija na osnovi frekvenčnih utripov (VSFG) odprla pogled v naravne in umetne organske monoplasti v vmesniku med vodo in ozračjem.
»Pri naši spektroskopski metodi za analizo snovi uporabimo svetlobo. Metoda z uporabo fizikalnih perspektiv, ki so vidne le pri zelo visokofrekvenčni svetlobi, namreč omogoči videti samo snovi, ki so v vmesnem sloju,« razlaga Lass.
Ta metoda jim je omogočila tudi izvedbo serije časovnih analiz. Z njimi so v odvzemu vzorcev z ladje v zahodnem Baltskem morju odkrili, da se vsebnost te plasti, podobno kot aktivnost biomase pod morsko gladino, spreminja z letnimi časi in temperaturo vode. Toda ta sezonskost nanoplasti jim je razkrila še presenetljivo dejstvo, da spomladansko cvetenje alg na morski gladini ni nujno povezano z obsežnejšo nanoplastjo; ta se okrepi šele po določenem časovnem zamiku. Zdaj raziskujejo, kaj vse vpliva na ta zamik.
Raziskave, ki jih je s sodelavci opravil dr. Oliver Wurl s kanadskega inštituta za oceanske znanosti – ta se je med prvimi lotil raziskovanja tanke plasti med oceanom in ozračjem – kažejo, da je ta nanosloj poln lepljivih skupkov ogljikovodikov. Ustvarjajo jih enocelični organizmi, ki sestavljajo fitoplankton. Ta živi nekoliko globlje v oceanu, kjer se združuje v kolonije. Postopoma se ogljikovodiki odtrgajo od njih in se združijo v lepljive skupke. Wurlove raziskave nakazujejo, da se mnogi od njih dvignejo na gladino do vmesne nanoplasti in se tam združijo v sloj, podoben filmu.
Kakor plavajoča želatina
»So kakor kosi želatine, ki plavajo na gladini oceanov,« pojasnjuje dr. Wurl. Morda si je težko zamisliti, da se ta želatinasta plast, tanjša od človeškega lasu, lahko obdrži na površju nemirnih oceanov. Vendar Wurlove izkušnje kažejo, da gre za dokaj trpežno plast. S sodelavci je to oceansko kožo »ščipal« s površja, tudi ko je pihal močan veter s hitrostjo od 16 do 18 vozlov. Ljudi na ladji je hudo premetavalo, tanka morska »koža« pa je še naprej prekrivala gladino razburkanega morja.
»Je torej zelo stabilen mikrosloj,« je v reviji Marine Chemistry komentiral dr. Wurl. Opisal je, kako zračni mehurčki, ki dovajajo lepljive skupke ogljikovodikov na površje, sproti popravljajo želatinasto plast, kadar jo valovi kljub vsemu raztrgajo.
Medtem so raziskovalci še ugotovili, pojasnjuje Kristian Lass, da ima ta sloj velik vpliv na valovanje morja. Valovanje pa vpliva na izmenjavo plinov med vodo in ozračjem, torej tudi na sproščanje in vsrkavanje toplogrednega ogljikovega dioksida. Tanka »koža« ali »membrana« oceana ima potemtakem precejšnjo vlogo pri sposobnosti oceana za reguliranje našega podnebja. Sodeč po dosedanjih raziskavah ta nanosloj valovanje umirja, s tem pa tudi upočasnjuje proces izmenjave plinov med ozračjem in morjem.
Po mnenju znanstvenikov bi zato morali čim bolje raziskati to skrivnostno oceansko »membrano«, saj očitno igra pomembno vlogo pri ohranjanju kvalitete okolja na našem planetu. Nekaj raziskav je namreč pokazalo, da prav ta mikroplast deluje kot past za nekatere onesnaževalce, zlasti za pesticide in protipožarne snovi. Dr. Michael Cunliffe z britanske univerze Warwick je v tej mikroplasti že zasledil bakterijo, ki »žre« pomembne kemijske snovi, kot sta metan in ogljikov monoksid.
Ta nanoplast pa je tudi ključna za sposobnost oceanov, da iz ozračja srkajo toplogredni ogljikov dioksid, poudarja Lass. Ko ga namreč vsrka iz ozračja, ga potisne v vodo pod seboj.
Izjemno tanka in nevidna nanoplast na površju oceana je torej zelo pomembna. Je stičišče, kjer ocean in ozračje vplivata drug na drugega. A ker jo je tako težko raziskovati, še ni bila deležna pozornosti, kakršno si zasluži.
