얼음 바늘: 얼어붙은 풍경 속 돌무늬 패턴의 조각가
얼음 바늘과 미로 돌
전 세계의 추운 지역에서 과학자들은 땅에 새겨진 복잡한 돌과 홈 패턴을 관찰했습니다. 원, 줄, 소용돌이 등의 이러한 패턴은 얼음 바늘이라는 작고 실 같은 얼음 결정이 얼어붙은 땅에서 나오면서 돌이 움직임으로써 형성됩니다.
얼음 바늘이 얼고 녹으면서 돌자갈을 한쪽으로 밀어내 점차 복잡한 모양을 형성합니다. 이 패턴은 일본 젠 정원에서 볼 수 있는 것과 비슷합니다.
실험실 실험 및 컴퓨터 모델링
연구자들은 얼음 결정 뾰족이 이러한 패턴을 형성하기 위해 토양과 암석을 움직일 수 있다고 오랫동안 추측해 왔지만, 최근에 실험실 실험과 컴퓨터 모델링을 통해 확인되었습니다.
Proceedings of the National Academy of Sciences에 게재된 연구에서 연구자들은 땅을 뚫고 나오는 얼음 바늘이 어떻게 점차적으로 돌과 토양을 기하학적이고 유기적인 모양으로 옮길 수 있는지 보여주었습니다.
얼음 바늘 형성
얼음 바늘은 공기 온도와 축축한 토양의 온도가 다를 때 발생합니다. 밤에는 어떤 유형의 토양이 온도가 떨어지면서 수축하여 물을 위로 끌어올리고 땅의 좁은 구멍의 측면에 달라붙게 합니다.
물이 지구에서 빠져나오면 차가운 공기가 그것을 얼려서 작고 날카롭고 수정 구조와 같은 모양으로 바꿉니다.
실험실에서 패턴 만들기
소용돌이와 능선을 실험실 환경에 만드는 연구자들은 적신 세립 토양으로 채워진 팬 위에 자갈을 놓았습니다. 그런 다음 미니어처 풍경을 반복해서 얼리고 녹여서 얼음이 녹으면서 자갈이 어떻게 움직이는지 관찰하기 위해 다양한 조건을 만들었습니다.
젖은 토양이 얼지 않았지만 기온이 영하로 떨어졌을 때 얼음 핀이 풀처럼 돋아나는 것처럼 토양을 뚫고 나왔습니다. 바늘은 몇 센티미터 높이까지 자라며 자갈을 땅에서 들어 올렸습니다. 온도가 상승하자 돌이 얼음에서 떨어져 한쪽으로 구르졌습니다.
시간이 지남에 따라 돌 무더기와 패턴 형성
시간이 지남에 따라 동결-해동 과정은 노출된 토양 조각을 정리했고 결국 돌이 무리지어 이동하여 더 큰 패턴을 만들었습니다. 평평한 땅에서는 돌이 어지러운 소용돌이와 고리 배열을 형성했지만 경사진 땅에서는 깔끔한 줄을 형성했습니다.
패턴 형성에 영향을 미치는 요인
패턴의 속도와 모양은 다음을 포함한 다양한 요인에 따라 달라집니다.
- 돌의 수와 밀도
- 토양 수분
- 얼음 바늘의 높이
- 지면의 경사
잠재적인 화성 패턴
일부 전문가들은 이러한 동결-해동 주기의 한 버전이 화성 표면에서 관찰된 패턴을 만들었을 수 있다고 생각합니다. 붉은 행성의 토양은 작은 얼음 결정의 증거를 보였고, 토양이 가열되면서 식기 시작한 후에만 다시 수축됩니다.
화성에서 이 과정은 더 미묘하지만 시간이 지남에 따라 자갈과 먼지를 옮기기에 충분할 수 있습니다.
기후 변화에 대한 영향
연구 결과는 실험실 실험과 컴퓨터 모델링을 결합하여 자연 경관 거동을 이해하는 데 있어서의 힘을 보여줍니다. 이러한 접근 방식은 이러한 행동이 기후가 따뜻해짐에 따라 어떻게 변할 수 있는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.
차가운 풍경에서 돌 패턴의 형성을 연구함으로써 연구자들은 지구 표면을 형성하는 과정과 기후 변화의 잠재적 영향에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.
