Пустынные ландшафты не так безжизненны, как кажутся. Огромные моря песчаных дюн могут не только расти, двигаться и взаимодействовать друг с другом, недавнее исследование показывает, что они также могут «дышать». Используя сверхчувствительный зонд, на изобретение которого ушли десятилетия, исследователи показали, что песчаные дюны регулярно вдыхают и выдыхают крошечные количества водяного пара.
Вдох труднее сделать, когда песок более сухой. Но когда ветер дует над поверхностью дюны, он уносит верхний слой, создавая быстрое изменение поверхностной влажности и давления. В результате «мимолетные волны влажности» из атмосферы выше стекают вниз.
Зонд, используемый для обнаружения этого потока, настолько чувствителен к влаге, что может улавливать крошечные пленки воды на одной песчинке.
Погрузившись в дюну в катарской пустыне, инструмент смог всего за 20 секунд сканировать температуру, радиацию и влажность в окружающей его среде с разрешением в миллиметровом масштабе.
Эти измерения повторялись каждые 2,7 минуты в течение целых двух дней, что позволило собрать огромное количество данных.
Авторы не знают никаких других инструментов, которые могли бы следить за песчаной дюной с таким высоким пространственным или временным разрешением.
В сочетании с данными о скорости и направлении ветра, а также о температуре и влажности окружающей среды, авторы выявили чрезвычайно тонкое поведение песка в пустыне.
В отличие от тепла, которое проводится через отдельные песчинки, водяной пар как бы просачивается между песчинками.
Таким образом, поры песчаной дюны переносят влагу с поверхности вниз, и эти пути проделываются и переделываются по мере того, как дует ветер.
«Ветер дует над дюной и в результате создает в локальном давлении дисбалансы, которые буквально заставляет воздух входить в песок и выходить из песка. Таким образом, песок дышит, как дышит организм», — объясняет инженер-механик Мишель Луж из Корнельского университета.
Это «дыхание» может быть частью того, что позволяет микробам жить глубоко в песчаных дюнах, даже когда нет жидкой воды.
Интересно, что на поверхности дюны зонд зафиксировал меньшее испарение, чем предсказывали ученые. Для такого сверхзасушливого региона, вынос влаги из песчаных дюн в атмосферу был относительно медленным химическим процессом.
Мишель Луж, профессор машиностроения и аэрокосмической техники, на фото здесь в Катаре в 2012 году, использует емкостные датчики для изучения содержания влаги в песчаных дюнах с начала 2000-х годов. Фото: Michel Louge.
«Впервые удалось измерить такой низкий уровень влажности», — говорит Луж.
Чувствительность нового зонда — это технологический подвиг, который может позволить ученым более точно измерить, как сельскохозяйственные угодья превращаются в пустыню — процесс, усугубляемый изменением климата.
«Будущее Земли, если мы будем продолжать в том же духе, — это пустыня», — предупреждает Луж.
Поэтому знать больше о том, как работают пустыни, может быть действительно полезно. И не только для лучшего понимания нашей собственной планеты.
Зонды, которые могут точно измерять влажность песка, могут помочь экспертам найти невидимые признаки воды, скажем, на Марсе.
То, что пустыня выглядит безлюдной на поверхности, не означает, что внизу нет жизни.
Исследование было опубликовано в журнале Journal of Geophysical Research: Earth Surface.
Источник: Cornell University / ScienceAlert.
