بچهها، بیاین یه داستان عجیب رو با هم مرور کنیم: یه تیم دانشمند اومدن یه سری مدلسازی کامپیوتری درست کردن (یعنی بجای اینکه واقعاً تو آزمایشگاه کار کنن، همه چی رو تو کامپیوتر شبیهسازی کردن) تا ببینن اگه دو تا مایع که اصلاً با هم قاتی نمیشن (مثل روغن و آب)، رو زورکی بخوای قاطی کنی، چی میشه؟
نتیجه؟ یک سری «آتیشبازی» و الگوهای شگفتانگیز که توی علم بهش میگن “آشوب سافمن-تیلور” (Saffman-Taylor instability). بذار یکم توضیح بدم: این اتفاق زمانی میافته که مثلاً دو تا مایع که با هم نمیخوان قاطی بشن و گرانروی (ویسکوزیته) متفاوت دارن، تو فضای بسته کنار هم قرار میگیرن.
حالا ویسکوزیته چیه؟ یعنی چقدر راحت یا سخت یک مایع حرکت میکنه. مثلاً عسل یا قیر رو دیدی چقدر لَخته؟ اینا ویسکوزیته بالا دارن؛ ولی آب یا هوا خیلی راحت جاری میشن — ویسکوزیته پایین.
توی این آزمایشها، دانشمندها اومدن دو تا مایع با ویسکوزیتههای متفاوت رو یکی درمیان از وسط به هم تزریق کردن (یعنی مثلاً یک بار آب، یک بار روغن، هی این وسط تزریق میکردن). با این کار، یه دسته انگشت مانند میاد جلو — مثلاً بریدگیهایی که توی گوشت یا ژله نگاه کنی. انگار یه آتیشبازی رنگی زیر ذرهبین داری میبینی! اگه خواستی مثال بهتری بدونی، یادت بیار اگه یه قطره چسب (از اون چسبهای مایع) رو بزاری بین دو تا سطح صاف و بعدش جداشون کنی، حباب و خطوط عجیبغریب تو چسب میمونه! دقیقاً همینه.
اینکه چرا این پدیده مهمه؟ خب، ما یه دغدغه خیلی گنده به نام تغییرات اقلیمی داریم! هممون شنیدیم که دیاکسید کربن ـ یا همون CO2 ـ داره جو زمین رو روزبهروز گرمتر میکنه و از سال ۱۹۹۰ تا حالا، تقریباً ۸۰٪ گرم شدن به خاطر گازهای انسانی، فقط تقصیر دیاکسید کربنه! راهحل: باید این گاز اضافی رو جمع کنیم و یه جایی قایمش کنیم. یکی از راهها، تزریق گاز دیاکسید کربن به زیر زمین، تو فضاهای خاصیه. این کار رو ذخیرهسازی کربن (Carbon sequestration) میگن — یعنی میخوایم گاز رو بفرستیم زیر زمین و مطمئن بشیم دیگه نمیتونه برگرده بالا و باز فضا رو آلوده کنه.
حالا چرا این انگشتها و آتیشبازی مایعات مهمه؟ برای اینکه وقتی مثلاً گاز دیاکسید کربن رو بخوای قاطی آب یا یه مایع غلیظ زیرزمینی کنی، همون بازی سافمن-تیلور اتفاق میافته؛ یعنی گاز چون ویسکوزیتش کمتره، هی میخواد بین آب پخش بشه و همین الگوها رو میسازه. هرچقدر این انگشتی شدن بیشتر باشه، احتمال گیر افتادن گاز بالا میره و کمتر برگشت به سطح زمین داره. پس با همین مطالعههای جذاب و مدلسازیهای عجیب و غریب، دانشمندها میتونن بفهمن بهترین شیوه تزریق چیه تا واقعا گاز گیر کنه و برنگرده بالا.
باورت میشه همین الان تو دنیا پروژههای ذخیرهسازی کربن جدی طور راه انداختن؟ طبق اطلاعات موسسهی CCS جهانی (که کارش رصد و توسعه پروژههای ذخیرهسازی کربنه)، تا سال ۲۰۲۴ حدود ۵۰ تا تأسیسات فعال داریم، ۴۴ تا هم دارن ساخته میشن، و تازه ۵۳۰ تا دیگه هم در حال برنامهریزیه! اگه این سیستمها توسعه پیدا کنن، خیلی راحتتر میتونیم جلوی گرم شدن بیشتر زمین رو بگیریم.
توی این مدلسازیها نکته جذاب این بود که الگوها (انگشتها و آتیشبازیها) نسبت به زمان، مقدار و چگونگی تزریق مایع (یا گاز) تغییر میکنن. یعنی اینکه نه فقط نوع مایع مهمه، بلکه چگونه و کی تزریقش هم اثر داره. هرچی قشنگتر بهینهسازی کنیم، نفوذ گاز رو قویتر میکنیم و احتمال اینکه دوباره بزنه بیرون کمتر میشه.
در نهایت، چه خوب که علم بعضیوقتها شبیه یه جشن فیروزهای یا آتیشبازی رنگی تو شبیهسازی کامپیوتریه! هم قشنگه برای عکاسی و تماشا، هم داره برای آیندهی زمین نقشه میکشه. دفعه بعد که یه چیزی لزج یا چسبناک دیدی و حبابسازی کرد، یادت باشه پشت اون صحنه هنوز کلی علم و داستان برای گفتن هست!
منبع: +
