Когда жидкость с низкой вязкостью (например, газообразный углекислый газ) внедряется в более густую среду, в ограниченном пространстве между ними возникают «пальцевидные» узоры. Это называется неустойчивостью Сэффмана–Тейлора.
Ученые показали «жидкие фейерверки»! Вот как и зачем их получили
Ученые смоделировали, как несмешивающиеся жидкости формируют «жидкие фейерверки». Это визуально захватывающее, но еще и критически важное для будущего климата явление.
Chi-Chian Chou, Yuka F. Deki, Ryuta X. Suzuki, Yuichiro Nagatsu, and Ching-Yao Chen
И именно это явление может помочь человечеству безопасно изолировать СО₂ под землей, чтобы предотвратить его утечку в атмосферу.
Ученые показали «жидкие фейерверки»
- При контакте двух несмешивающихся жидкостей с разной вязкостью возникают сложные узоры.
- На экране это похоже на всплески света и цвета — «жидкие фейерверки».
- На деле — это поведение газов и жидкостей при попытке занять одно и то же ограниченное пространство.
Меньшая по вязкости жидкость буквально «вдавливается» в более густую и образует изломанные ветвящиеся каналы.
Как это связано с климатом
Для улавливания и хранения углекислого газа (CCS-технологии) нужно закачать его глубоко под землю — часто в водонасыщенные породы.
- Однако зпадные эксперты отмечают: чтобы газ не вышел обратно, важно точно понимать, как он поведет себя при соприкосновении с другими флюидами.
Моделируя тот самый эффект Сэффмана–Тейлор, ученые могут предсказать и управлять движением СО₂ в подземных резервуарах.
Что показали симуляции и перспектива для CCS-проектов
- В новой научной работе западные исследователи создали компьютерные модели, где чередовали впрыскивание двух разных жидкостей в центр и наблюдали за формированием узоров.
- Это позволило выявить, как именно изменяется число и форма «фейерверков» в зависимости от времени и условий инъекции.
- Чем интенсивнее эти каналы — тем надежнее удерживается газ под землей.
По данным Global CCS Institute, в 2024 году в мире работали 50 объектов по захоронению СО₂, 44 строились, и более 500 находились в стадии планирования.
Так, понимание поведения жидкостей на микроскопическом уровне поможет сделать экологические проекты более безопасными и эффективными.
Эксперты заключают: ключ к замедлению глобального потепления часто скрыт не в огромных установках, а в тонких капиллярных узорах под землей.