Ett experiment med den största flottiljen av sensorer som någonsin har utplacerats i ett enda område ger nya insikter om hur marint skräp, eller flytgods, rör sig på havets yta.

Experimentet som utfördes i Mexikanska golfen nära platsen för oljeutsläppet Deepwater Horizon placerade hundratals drivande sensorer för att observera hur material rör sig på havets yta. Istället för att sprida ut sig, som nuvarande beräkningar skulle förutsäga, många av dem klumpade ihop sig i en tät klunga.

Resultaten lovar sanering av havsföroreningar och har bredare konsekvenser för havsvetenskapen. Tidningen med öppen tillgång publicerades veckan den 16 januari i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Att observera flytande föremål utspridda över en region lika stor som en stadskoncentrat till en region mindre än en fotbollsstadion var bara fantastiskt, " sa första författaren Eric D'Asaro, en UW professor i oceanografi. "Vi visste att det skulle bli lite koncentration, men magnituden som sågs var ganska fantastisk."

Läroboksvetenskapen skulle förutsäga att material i havet helt enkelt skulle diffundera – det vill säga, flytta isär eller flyta med strömmarna. Men nyare forskning har börjat utforska rollen av oceaniska fronter och virvlar, och en studie från 2015 visade att småskaliga virvlar trycker ner växtplankton till hundratals fot under vattenytan.

Den nya studien visar att sådana virvlar kan dra in flytgods från ett brett område. Om forskare på något sätt kunde observera eller förutsäga detta kanalbeteende, det kan hjälpa till att städa upp oljespill eller återvinna marin plast och annat flytande skräp.

"Förhoppningen är att tillämpa detta i havsrensningsprojekt, men först måste vi ta reda på hur vi kan observera eller förutsäga var dessa koncentrationer kommer att inträffa, sa D'Asaro.

Forskningen finansierades av det industristödda Mexikanska golfens forskningsinitiativ.

För fältkampanjen 2016, medförfattaren Tamay Özgökmen och hans team vid University of Miami designade billiga driftsensorer som är byggda av biologiskt nedbrytbar plast så att hundratals kan användas åt gången. Under en vinterkryssning, laget placerade instrumenten cirka 75 kilometer från Mississippiflodens mynning, i ett område där färskt, kallt flodvatten möter saltare, varmare och tätare vatten från Mexikanska golfen. Kryssningen använde mer än 1, 000 driftare, vilket gör det till den största utplaceringen någonsin av individuellt spårbara havsdrivare på en enda plats för att se hur de beter sig som grupp.

Experimentet som är i fokus för denna studie tappade 326 driftare i ett rutnät med 1 kilometers avstånd under cirka 16 timmar. Åtta dagar senare, Ungefär hälften av driftarna var inneslutna i en cirkel av storleken 60 meter (200 fot), ett område 400 gånger mindre än när de började. Undervattensobservationer visar en utbuktning av havsvatten som stupar ner samtidigt på denna plats.

"Det är ungefär som den snurrande virveln som bildas i ett badkar:vatten sjunker i ett litet område, men vatten från mycket större regioner rör sig mot virveln, sa D'Asaro.

Driftarna är flytande och höll sig flytande på ytan. De förblev ihopklumpade i cirka 10 dagar och spreds sedan långsamt under de följande veckorna. Samtidigt spred sig den andra hälften av driftarna helt enkelt ut över ett område på 100 kilometer, som traditionella beräkningar skulle förutsäga.

"Det är förmodligen så det vertikala utbytet i havet i slutändan fungerar, " sa andra författaren Andrey Shcherbina, en oceanograf vid UW:s Applied Physics Laboratory. "Även om vi tänker på havsblandning som en storskalig process, när vi börjar titta närmare börjar vi inse att det faktiskt kan hända episodiskt, i mycket liten skala, på utvalda hotspots som blinkar här och där."

Fynden har också bredare konsekvenser för hur havet beter sig. Om blandning sker i mindre skalor, och mindre flytande material sugs ner i virveln, då kan finare modeller bättre fånga upp processer som blomningar av marina växter, koltransport och vattencirkulation.

"Det har funnits allt fler teoretiska skäl att tro att något sådant här borde hända, och några tidigare mätningar som stödde dessa idéer, "D'Asaro sa. "Men jag tror att det här kommer att bli ett milstolpeexperiment, eftersom det är så dramatiskt och lätt att förstå."