Ледени игли: скулптори на каменни шарки в ледени пейзажи
Ледени игли и каменни лабиринти
В студените области по света учените са наблюдавали сложни шарки от камъни и канали, гравирани в земята. Тези шарки, включително кръгове, редове и вихри, са образувани от движението на камъни, докато малки, като конци ледени кристали, известни като ледени игли, излизат от замръзналата земя.
Докато ледените игли замръзват и се размразяват, те избутват камъчетата на една страна, постепенно оформяйки сложните фигури. Тези шарки напомнят на тези, открити в японските дзен градини.
Лабораторни експерименти и компютърно моделиране
Изследователите отдавна предполагат, че шиповете на ледените кристали могат да преместят почвата и скалите, за да образуват тези шарки, но това беше потвърдено едва наскоро чрез лабораторни експерименти и компютърно моделиране.
В проучване, публикувано в изданието Proceedings of the National Academy of Sciences, изследователите демонстрират как ледените игли, пробивайки път през земята, могат постепенно да преместят камъните и почвата в геометрични и органични форми.
Образуване на ледени игли
Ледените игли се образуват, когато температурата на въздуха и температурата на влажната почва са различни. През нощта някои видове почва се свиват, когато температурите падат, издърпвайки водата нагоре и карайки я да полепне по стените на тесните пори в земята.
Докато водата се изтегля от Земята, студеният въздух я замразява, превръщайки я в малки, остри, подобни на кристали структури.
Създаване на шарки в лабораторна обстановка
За да създадат вихрите и хребетите в лабораторни условия, изследователите поставят камъчета върху съд, напълнен с влажна, дребнозърнеста почва. След това те замразяват и размразяват миниатюрния пейзаж многократно, създавайки различни условия, за да наблюдават как се движат камъчетата, когато ледът се топи.
Когато влажната почва не е била замразена, но температурата на въздуха пада под нулата, иглите на леда пронизват почвата като поникваща трева. Иглите нарастват на височина няколко сантиметра, повдигайки камъчетата от земята. Когато температурата се повиши, камъните падат от леда и се търкалят настрани.
С течение на времето: образуване на каменни клъстери и шарки
С течение на времето процесът на замръзване-размразяване изчиства участъци от изложена почва и в крайна сметка камъните се преместват в клъстери, създавайки по-големи шарки. На равна земя камъните образуват замайващи масиви от вихри и бримки, докато на наклонена земя те образуват спретнати редове.
Фактори, влияещи върху образуването на шарките
Скоростта и формата на шарките зависят от различни фактори, включително:
- Броят и плътността на камъните
- Влажността на почвата
- Височината на ледените игли
- Наклонът на земята
Потенциални шарки на Марс
Някои експерти смятат, че версия на тези цикли на замръзване-размразяване може да е създала шарки, наблюдавани на повърхността на Марс. Почвата на Червената планета показва доказателства за наличието на миниатюрни ледени кристали, а докато почвата се нагрява, тя може да се разшири само за да се свие отново, след като започне да се охлажда.
Въпреки че процесът на Марс е по-фин, той може да бъде достатъчен, за да премести камъчета и прах с течение на времето.
Влияния върху изменението на климата
Резултатите от изследването демонстрират силата на комбинирането на лабораторни експерименти с компютърно моделиране, за да се разбере поведението на естествения ландшафт. Този подход може да доведе до по-добро разбиране на това как това поведение може да се промени, тъй като климатът се затопля.
Чрез изучаване на образуването на каменни шарки в ледени пейзажи изследователите могат да придобият представа за процесите, които оформят повърхността на нашата планета, и за потенциалните въздействия на изменението на климата.
