数学家们最近发现了一种新现象，这种现象产生了一种新的基本的流体力，该流体力现象能移动并聚结浸入密度分层流体中的颗粒。突破了历来关于颗粒如何在湖泊和海洋中累积的假设，这一发现将可能应用在人类如何克服环境污染、定位生物热点、甚至物品的分类和包装中。
物质如何在重力作用下在湖泊和海洋等流体系统中沉降和集聚，是科学家们长期以来研究的广泛而又重要的课题。这一课题与人类和地球的命运密切相关。比如海洋中的雪、各种有机物或污染物不断地从高水位降到深海处。营养丰富的海洋降雪不仅对全球食物链至关重要，而且在深水层中的积聚代表了地球上最大的碳汇处，也是地球碳循环中最难理解的组成部分之一。特别是当前，人们越来越关注的是，海洋中悬浮回旋的微塑料漩涡。
人们长期以来一直认为海洋颗粒的堆积是偶然碰撞和粘附的结果。但是，来自北卡罗来纳大学和布朗大学的跨科学领域研究的数学家们，在刚出版的《自然通讯》上所发表的一篇论文指出，人类的水域正在发生一种与历来认知完全不同且出乎意料的现象。
在论文中，研究人员证明了悬浮在不同密度的流体（例如盐度不同的海水）中的颗粒具有两种以前未发现的行为。首先，颗粒自组合而没有静电或磁性吸引，或者在微生物的情况下，没有推进装置，例如鞭毛或纤毛。其次，它们会聚在一起而无需粘合剂或外在的粘合力。组合簇越大，吸引力越强。
上面录像中的一种现象，可能我们许多人似曾见过：在水里悬浮的微粒或微细泡沫会自动地聚集在一起，越聚越大。这种现象及其所体现的一种内在的作用力，我们许多人从来没有把它当作一回事，或者觉得不过原来就是如此。
像许多发现一样，这一发现是偶然发生的。一位应用数学与海洋科学流体实验室的研究生打算展示一个最喜欢的客厅技巧：只要将液体均匀地分层，倾倒入盐水罐中的小球将如何“反弹”到底部。但是负责该实验的学生在设置下部流体的密度时出错，小球体反弹然后悬挂在那里，淹没但没有沉到底部。当时也没管它搁置在那里。
第二天早晨，发现这些小球仍然悬浮着，但它们却聚集在一起，到底是什么原因使它们可以自我组装在一起呢？这个问题引起了研究人员们的兴趣。经过了两年多的基础实验研究和大量的数学运算，研究人员最终找到了原因。
落入盐水中的塑料微珠（上面放有密度较小的淡水）在重力的作用下被拉下，并通过浮力向上推。当它们悬浮时，浮力和扩散之间的相互作用（起到平衡盐浓度梯度的作用）在微珠周围产生流动，导致它们缓慢移动。他们不是随意移动，而是聚在一起，这解决了类似拼图的难题。随着组合簇的增长，流体力增加。研究人员说：“这就像我们发现了一种有效的新型的基本力一样。”“多年来，我们一直在探索分层系统，通常关注的是东西如何从中掉落。” “这是我职业生涯中遇到的最激动人心的事情之一。”
上图所示是数学家们的数学模型的数字计算结果与实际实验所测得的结果的比较，两者完全吻合。这种基本发现为了解物质在环境中的组织方式打开了大门。 在河口和深海等高度分层的水域中，能够以数学方式理解该现象，可能使科学家能够建模和预测生物热点的位置，包括商业鱼类或濒危物种的觅食场。利用这种现象所产生的水下基本力，可能会找到更好的方法来定位海洋微塑料甚至深海漏油中的石油。比如在流体实验的工业应用中，该机制可用于分类不同密度的材料。
