Βελόνες πάγου: Γλύπτες σχεδίων από πέτρες σε ψυχρά τοπία
Βελόνες πάγου και λαβυρινθώδεις πέτρες
Σε ψυχρές περιοχές σε όλο τον κόσμο, οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει περίπλοκα σχέδια από πέτρες και αυλακώσεις χαραγμένα στο έδαφος. Αυτά τα σχέδια, που περιλαμβάνουν κύκλους, σειρές και στροβίλους, σχηματίζονται από την κίνηση των πετρών καθώς μικροσκοπικοί, κρυσταλλικοί σχηματισμοί πάγου, γνωστοί ως βελόνες πάγου, αναδύονται από το παγωμένο έδαφος.
Καθώς οι βελόνες πάγου παγώνουν και ξεπαγώνουν, σπρώχνουν τα βότσαλα προς τα πλάγια, σχηματίζοντας σταδιακά περίπλοκα σχήματα. Αυτά τα σχέδια θυμίζουν εκείνα που βρίσκονται στους ιαπωνικούς ζεν κήπους.
Εργαστηριακά πειράματα και προσομοίωση με υπολογιστή
Οι ερευνητές εικάζουν εδώ και καιρό ότι οι κρυστάλλινες αιχμές πάγου θα μπορούσαν να μετακινήσουν χώμα και πέτρες για να σχηματίσουν αυτά τα σχέδια, αλλά αυτό επιβεβαιώθηκε πρόσφατα μέσω εργαστηριακών πειραμάτων και προσομοίωσης με υπολογιστή.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, οι ερευνητές απέδειξαν πώς οι βελόνες πάγου που διαπερνούν το έδαφος μπορούν σταδιακά να μετακινήσουν πέτρες και χώμα σε γεωμετρικά και οργανικά σχήματα.
Σχηματισμός βελονών πάγου
Οι βελόνες πάγου αναπτύσσονται όταν η θερμοκρασία του αέρα και η θερμοκρασία του υγρού εδάφους είναι διαφορετικές. Τη νύχτα, ορισμένοι τύποι εδάφους συστέλλονται καθώς οι θερμοκρασίες πέφτουν, αντλώντας νερό προς τα πάνω και κάνοντάς το να κολλήσει στα τοιχώματα των στενών πόρων στο έδαφος.
Καθώς το νερό αντλείται έξω από τη Γη, ο κρύος αέρας το παγώνει, μετατρέποντάς το σε μικρές, αιχμηρές, κρυσταλλικές δομές.
Δημιουργία σχεδίων στο εργαστήριο
Για να δημιουργήσουν τους στροβίλους και τις κορυφογραμμές σε συνθήκες εργαστηρίου, οι ερευνητές τοποθέτησαν βότσαλα σε ένα ταψί γεμάτο με υγρό, λεπτόκοκκο χώμα. Στη συνέχεια πάγωσαν και ξεπάγωσαν το μικροσκοπικό τοπίο ξανά και ξανά, δημιουργώντας διαφορετικές συνθήκες για να παρατηρήσουν πώς κινούνταν τα βότσαλα καθώς ο πάγος έλιωνε.
Όταν το υγρό χώμα δεν ήταν παγωμένο αλλά η θερμοκρασία του αέρα έπεσε κάτω από το μηδέν, οι βελόνες πάγου διαπέρασαν το χώμα σαν να φύτρωναν χόρτο. Οι βελόνες μεγάλωσαν αρκετά εκατοστά σε ύψος, σηκώνοντας τα βότσαλα από το έδαφος. Όταν η θερμοκρασία αυξήθηκε, οι πέτρες έπεσαν από τον πάγο και κύλησαν προς τα πλάγια.
Με την πάροδο του χρόνου: Σχηματισμός συμπλεγμάτων και σχεδίων από πέτρες
Με την πάροδο του χρόνου, η διαδικασία κατάψυξης-απόψυξης καθάρισε τμήματα εκτεθειμένου εδάφους και τελικά οι πέτρες μετατοπίστηκαν σε συμπλέγματα, δημιουργώντας μεγαλύτερα σχέδια. Σε επίπεδο έδαφος, οι πέτρες σχημάτισαν εκθαμβωτικές σειρές στροβίλων και βρόχων, ενώ σε επικλινές έδαφος σχημάτισαν τακτοποιημένες σειρές.
Παράγοντες που επηρεάζουν το σχηματισμό σχεδίων
Ο ρυθμός και το σχήμα των σχεδίων εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, όπως:
- Αριθμός και πυκνότητα πετρών
- Υγρασία εδάφους
- Ύψος βελονών πάγου
- Κλίση εδάφους
Δυνητικά σχέδια στον Άρη
Μερικοί ειδικοί πιστεύουν ότι μια εκδοχή αυτών των κύκλων κατάψυξης-απόψυξης μπορεί να έχει δημιουργήσει σχέδια που παρατηρούνται στην επιφάνεια του Άρη. Το έδαφος στον Κόκκινο Πλανήτη έχει δείξει ενδείξεις μικροσκοπικών κρυστάλλων πάγου και καθώς το έδαφος θερμαίνεται, μπορεί να διασταλεί μόνο για να συρρικνωθεί ξανά καθώς αρχίζει να κρυώνει.
Αν και η διαδικασία είναι πιο διακριτική στον Άρη, θα μπορούσε να είναι αρκετή για να μετατοπίσει βότσαλα και σκόνη με την πάροδο του χρόνου.
Επιπτώσεις στην κλιματική αλλαγή
Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν τη δύναμη του συνδυασμού εργαστηριακών πειραμάτων με προσομοίωση με υπολογιστή για την κατανόηση της συμπεριφοράς του φυσικού τοπίου. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να οδηγήσει σε καλύτερη κατανόηση του πώς αυτές οι συμπεριφορές θα μπορούσαν να αλλάξουν καθώς το κλίμα θερμαίνεται.
Μελετώντας το σχηματισμό σχεδίων από πέτρες σε ψυχρά τοπία, οι ερευνητές μπορούν να αποκτήσουν γνώσεις σχετικά με τις διαδικασίες που διαμορφώνουν την επιφάνεια του πλανήτη μας και τις πιθανές επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής.
