Pustynie mogą wydawać się bez życia i bezwładne, ale są bardzo żywe. W szczególności wydmy piaskowe rosną i poruszają się, a zgodnie z trwającym od dziesięcioleci projektem badawczym oddychają również wilgotnym powietrzem.
Odkrycia pokazują po raz pierwszy, w jaki sposób para wodna penetruje proszki i ziarna i może mieć szerokie zastosowania daleko poza pustynią – w badaniach farmaceutycznych, rolnictwie i przetwórstwie żywności, a także eksploracji planetarnej.
Artykuł zespołu opublikowany w Journal of Geophysical Research-Earth Surface.
Chcąc mierzyć materię z większą czułością, główny autor Michel Louge, profesor inżynierii mechanicznej i lotniczej na Cornell University, opracował nową formę oprzyrządowania zwaną sondami pojemnościowymi, które wykorzystują wiele czujników do rejestrowania wszystkiego, od stężenia ciał stałych, przez prędkość, po zawartość wody, wszystko z niespotykaną rozdzielczością przestrzenną.
Na początku XXI wieku Louge rozpoczął współpracę z Ahmedem Ould el-Moctarem z Uniwersytetu w Nantes we Francji, aby wykorzystać sondy do badania zawartości wilgoci w wydmach, aby lepiej zrozumieć proces przekształcania gruntów rolnych w pustynię. stała się jeszcze pilniejsza wraz z nasileniem się globalnych zmian klimatycznych.
Sonda w końcu ujawniła, jak porowaty jest piasek, przez który przesącza się niewielka ilość powietrza. Wcześniejsze badania wskazywały, że ten rodzaj przesiąkania istniał na wydmach, ale do tej pory nikt nie był w stanie tego udowodnić.
„Wiatr przepływa nad wydmą i w rezultacie powoduje nierównowagę w lokalnym ciśnieniu, co dosłownie zmusza powietrze do wejścia w piasek i z niego. Piasek oddycha, tak jak oddycha organizm” – powiedział Louge.
To „oddychanie” pozwala drobnoustrojom przetrwać głęboko w suchych wydmach, pomimo wysokiej temperatury. Przez większość ostatniej dekady Louge współpracował z Anthonym Hay, profesorem nadzwyczajnym mikrobiologii w Cornell, aby zbadać, w jaki sposób drobnoustroje mogą pomóc ustabilizować wydmy i zapobiec ich wdzieraniu się na drogi i infrastrukturę.
Louge i jego zespół ustalili również, że powierzchnie pustyni wymieniają mniej wilgoci z atmosferą niż oczekiwano, a parowanie wody z pojedynczych ziaren piasku zachowuje się jak powolna reakcja chemiczna.
Większość ich danych została zebrana w 2011 roku, ale Louge i jego współpracownicy wciąż potrzebowali kolejnej dekady, aby zrozumieć niektóre odkrycia, takie jak identyfikacja zakłóceń na poziomie powierzchni, które wymuszają ulotne lub nieliniowe fale wilgoci do rozchodzenia się w dół przez wydmy bardzo szybko.
Naukowcy przewidują, że ich sonda będzie miała wiele zastosowań – od badania sposobu, w jaki gleby wchłaniają lub odprowadzają wodę w rolnictwie, przez kalibrację obserwacji satelitarnych nad pustyniami, po badanie środowisk pozaziemskich, które mogą zawierać śladowe ilości wody. To nie byłby pierwszy raz, kiedy badania Louge’a dotarły do kosmosu.
Ale być może najbardziej natychmiastowym zastosowaniem jest wykrywanie zanieczyszczenia wilgocią w farmaceutykach. Od 2018 roku firma Louge współpracuje z firmą Merck w celu wykorzystania sond w produkcji ciągłej, która jest postrzegana jako szybszy, wydajniejszy i tańszy system niż produkcja seryjna.
Badania zostały wsparte przez Fundację Katar.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Cornella. Oryginał napisany przez Davida Nutta, dzięki uprzejmości Cornell Chronicle. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.