Isnåle: Billedhuggere af stenmønstre i kolde landskaber
Isnåle og labyrintskifer
I kolde regioner rundt om i verden har forskere observeret indviklede mønstre af sten og furer, der er ætset ind i jorden. Disse mønstre, herunder cirkler, rækker og hvirvler, dannes af bevægelsen af sten, når små, trådlignende iskrystaller, kendt som isnåle, vokser frem fra den frosne jord.
I takt med at isnålene fryser og smelter, skubber de småsten til side og danner gradvist de indviklede former. Disse mønstre minder om dem, der findes i japanske zenhaver.
Laboreksperimenter og computermodellering
Forskere har længe spekuleret på, at iskrystaltapper kunne flytte jord og sten for at danne disse mønstre, men det er først for nylig blevet bekræftet gennem laboratorieeksperimenter og computermodellering.
I et studie publiceret i Proceedings of the National Academy of Sciences demonstrerede forskere, hvordan isnåle, der stikker op gennem jorden, gradvist kan flytte sten og jord til geometriske og organiske former.
Isnålsdannelse
Isnåle udvikler sig, når temperaturen i luften og temperaturen i den fugtige jord er forskellige. Om natten trækker nogle jordtyper sig sammen, når temperaturen falder, hvilket trækker vand opad og får det til at klæbe til siderne af smalle porer i jorden.
Når vandet trækkes ud af jorden, fryser den kolde luft det og forvandler det til små, skarpe, krystallignende strukturer.
Skabelse af mønstre i laboratoriet
For at skabe hvirvler og åse i et laboratoriemiljø placerede forskere småsten oven på en beholder fyldt med våd, finkornet jord. Derefter frøs og tøede de miniatyrlandskabet igen og igen og skabte forskellige forhold for at observere, hvordan småstenene bevægede sig, når isen smeltede.
Når den våde jord ikke var frossen, men lufttemperaturen faldt under frysepunktet, stak isnåle op gennem jorden som spirrende græs. Nålene voksede flere centimeter høje og løftede småstenene fra jorden. Når temperaturen steg, faldt stenene af isen og trillede til side.
Over tid: Dannelse af stenklynger og mønstre
Med tiden ryddede fryse-tine-processen pletter af eksponeret jord, og til sidst forskubbede sten sig til klynger og skabte større mønstre. På flad jord dannede stenene svimlende opstillinger af hvirvler og løkker, mens de på skrånende jord dannede pæne rækker.
Faktorer, der påvirker mønsterdannelse
Hastigheden og formen af mønstrene afhænger af forskellige faktorer, herunder:
- Antal og tæthed af sten
- Jordfugtighed
- Isnålenes højde
- Jordens hældning
Potentielle mønstre på Mars
Nogle eksperter mener, at en version af disse fryse-tine-cyklusser kan have skabt mønstre, der er observeret på Mars’ overflade. Jord på den røde planet har vist tegn på små iskrystaller, og når jorden varmes op, kan den muligvis udvide sig, kun for at trække sig sammen igen, når den begynder at køle ned.
Selvom processen er mere subtil på Mars, kan den være nok til at flytte småsten og støv over tid.
Implikationer for klimaændringer
Studieresultaterne viser styrken i at kombinere laboratorieeksperimenter med computermodellering for at forstå naturligt landskabsadfærd. Denne tilgang kan føre til en bedre forståelse af, hvordan disse adfærdsmønstre kan ændre sig, efterhånden som klimaet bliver varmere.
Ved at studere dannelsen af stenmønstre i kolde landskaber kan forskere få indsigt i de processer, der former vores planets overflade og de potentielle virkninger af klimaændringer.
