海洋雪的隐藏彗尾阻碍基于海洋的碳封存

地球上的全球碳循环将生物与非生物世界联系在一起，使生态系统功能与气候相耦合。海洋中以海洋雪形式存在的重力驱动向下碳通量，通常被称为生物泵，直接调节我们的气候。该现象的多尺度性质、海洋雪颗粒的生物复杂性以及缺乏对沉降的直接观测，从根本上限制了对这种向下通量的机理理解。在时空异质海洋中，缺乏基于物理的对于这些多相颗粒沉降的理解，给碳通量预测增添了显著的不确定性。利用新发明的尺度无关垂直追踪显微术，我们首次在野外环境中测量了海洋雪聚集体的微观沉降及详细的流固动力学。对大量野外采集海洋雪的微观分辨原位PIV揭示了一种彗尾状流动形态，该形态在一系列水动力指纹中具有普遍性。基于该数据集，我们构建了斯托克斯沉降与黏液粘弹性形变的降阶模型，以理解裹覆黏液的海洋雪的沉降速度与尾长。我们发现这些黏液尾的存在使海洋雪在上层海洋的平均停留时间加倍，因微生物再矿化而降低了总体碳封存。我们提出了一个理解海洋雪沉降通量的理论框架，为开放海域中这一关键输运现象的预测性理解铺平道路。