Во всем мире к поту относятся с брезгливостью. Целая индустрия косметики и средств гигиены работает над тем, чтобы мы меньше потели и не чувствовали запаха пота. Но есть места, где пот — это вопрос жизни и смерти. Например, в округе Марикопа в Аризоне только за 2024 год от жары погибло больше шестисот человек. В таких условиях потеть жизненно необходимо.

И тут выясняется странная вещь: наука довольно смутно представляет, как именно работает механизм охлаждения через пот. Мы знаем, как организм вырабатывает жидкость, но что происходит дальше, когда она оказывается на коже, — загадка.

Подробности опубликованы в издании Journal of the Royal Society Interface.

Конрад Рыкачевски, профессор Школы инженерии материалов, транспорта и энергетики при Университете штата Аризона, последние несколько лет пытается это исправить. Он использует уникальный манекен для тестов на жаре, но в своем новом исследовании пошел еще дальше. Он сосредоточился на испарении — самом важном и самом малоизученном этапе.

Мы знаем кучу всего про то, как тело выделяет пот, — говорит Рыкачевски. — Но про то, как он испаряется, мы не знаем почти ничего. А ведь это главное.

Пот — это почти на сто процентов вода. А испарение, как знает любой инженер, — один из самых эффективных способов отвести тепло. Чтобы вскипятить воду, нужно потратить энергию только на нагрев, но основная ее часть уходит именно на превращение жидкости в пар. То же самое с потом: даже капелька, испаряясь с кожи, уносит огромное количество тепла.

Но как ведет себя капля на коже? Вся ли она испаряется или просто стекает впустую? Ответ оказался простым, но путь к нему был тернистым.

Команда Рыкачевски использовала приборы, которые обычно применяют в материаловедении — миниатюрную аэродинамическую трубу, микроскопы и тепловизоры. Они хотели впервые вживую увидеть, как пот выходит из пор.

С помощью камер, чувствительных к воде, и томографов они разглядели то, чего раньше никто не видел: пот выходит из пор не равномерно, а как бы толчками, пузырьками. Он появляется и исчезает, а потом режим меняется, и человека буквально заливает.

Но самое интересное обнаружилось, когда они начали ставить опыты на людях. Добровольцам (в числе которых был и сам профессор, часами пролеживавший в разогретых костюмах) пришлось несладко, но это того стоило.

Оказалось, что охлаждение зависит от того, насколько кожа соленая.

Когда человек потеет первый раз за день, кожа сухая, и воде нужно время, чтобы впитаться в ее верхний слой. Пот собирается в маленькие лужицы, площадь испарения маленькая — охлаждение слабое.

Но когда человек вспотел, потом высох, а потом начал бежать снова, картина меняется. На коже остаются микроскопические кристаллики соли. Новый пот мгновенно впитывается в этот соленый слой и растекается по нему тончайшей пленкой. Эта пленка покрывает гораздо большую площадь и испаряется намного эффективнее.

Тысячи лет назад люди не мылись каждый день с мылом, — замечает ученый. — Соленая кожа была для них естественным состоянием. С точки зрения гигиены это не очень, но для охлаждения — идеально.

Это открытие заставляет задуматься об одежде. Большинство современных спортивных тканей устроены так, чтобы мгновенно впитывать пот и отводить его от тела — нам же комфортнее чувствовать себя сухими. Но комфорт снижает охлаждение: пот испаряется не с кожи, а с майки, и прохлады мы получаем меньше.

Производители тратят миллиарды на то, чтобы одежда была красивой и приятной на ощупь. Рыкачевски предлагает добавить в это уравнение еще и эффективность охлаждения. Как сделать так, чтобы человеку было и комфортно, и не жарко, и чтобы он реально пользовался такой одеждой?

Следующий шаг в исследовании — понять, как сама кожа чувствует пот. В какой момент мозг понимает, что мы вспотели? Можно ли на это повлиять, кроме как просто вытереться полотенцем? Это уже вопрос нервной системы, что добавляет сложности. Но если соединить это с новыми данными об испарении, через десять лет мы можем получить совершенно другие способы защиты от жары.

Чтобы разобрать тысячи снимков с экспериментов, профессор планирует подключить искусственный интеллект. Вручную анализировать такое количество данных — каторжный труд.

Если у него получится, возможно, когда-нибудь мы сможем спокойно гулять в сорокоградусную жару, не чувствуя себя липкими и разбитыми, и при этом не рискуя здоровьем.

Самое ценное в этом исследовании — оно перекидывает мостик от чистой биологии к инженерным решениям. Мы привыкли думать, что пот — это просто мокро. А тут оказалось, что это сложный физический процесс, на который влияет даже микрорельеф соли на коже.

Для науки это меняет подход: теперь, изучая терморегуляцию, нельзя игнорировать состояние поверхности кожи.

Для жизни польза может быть огромной. Если мы поймем, как управлять испарением, мы сможем создавать разные полезные штуки.

• Умную одежду: не просто «дышащие» ткани, а материалы, которые помогают поту растекаться по коже тонким слоем, усиливая охлаждение там, где это нужно.
• Спасательные жилеты и костюмы: для рабочих в горячих цехах, строителей в пустыне или военных.
• Средства для кожи: возможно, появятся специальные спреи или салфетки, которые создают на коже тот самый «соленый» эффект, помогая нам охлаждаться эффективнее без вреда для здоровья.

Проще говоря, исследование подсказывает, как меньше напрягать организм в жару, помогая ему охлаждаться естественным путем, но с максимальным КПД.

При всей гениальности подхода, исследование пока что очень лабораторное. Ученые изучили, как ведет себя пот на небольшом участке кожи в контролируемых условиях. Но человеческое тело — не кусок пластика в аэродинамической трубе.

В реальной жизни мы двигаемся, дует ветер, на нас надета одежда, мы дышим ртом, наконец, мы находимся под прямым солнцем, которое греет кожу иначе, чем нагретый воздух. Пот стекает по спине, смешивается с пылью, впитывается в ткань.

Поэтому делать глобальные выводы о том, как «оптимизировать охлаждение всего тела» на основе данных, полученных в миниатюрной установке, пока рано. Это блестящий первый шаг, но до реального рюкзака, который позволит нам комфортно ходить в сорокоградусную жару, еще очень далеко. Механика на микроуровне — это одно, а физиология целого организма в естественной среде — совсем другое.

Ранее ученые разработали умную ткань для анализа пота.