Ace de gheață: Sculptori ai modelelor de piatră în peisaje reci
Ace de gheață și pietre de labirint
În regiunile reci din întreaga lume, oamenii de știință au observat modele complexe de pietre și caneluri gravate în pământ. Aceste modele, inclusiv cercuri, rânduri și vârtejuri, sunt formate de mișcarea pietrelor pe măsură ce cristale mici de gheață asemănătoare unor fire, cunoscute sub numele de ace de gheață, ies din pământul înghețat.
Pe măsură ce acele de gheață îngheață și se dezgheață, împing pietricelele într-o parte, formând treptat formele complexe. Aceste modele amintesc de cele găsite în grădinile zen japoneze.
Experimente de laborator și modelare pe calculator
Cercetătorii au speculat de mult că vârfurile cristalelor de gheață ar putea mișca solul și rocile pentru a forma aceste modele, dar acest lucru a fost confirmat abia recent prin experimente de laborator și modelare pe calculator.
Într-un studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, cercetătorii au demonstrat cum acele de gheață care ies prin pământ pot mișca treptat rocile și solul în forme geometrice și organice.
Formarea acelor de gheață
Ace de gheață se dezvoltă atunci când temperatura aerului și temperatura solului umed sunt diferite. Noaptea, unele tipuri de sol se contractă pe măsură ce temperaturile scad, atrăgând apa în sus și determinând-o să se lipească de părțile laterale ale porilor îngusti din pământ.
Pe măsură ce apa este extrasă din pământ, aerul rece o îngheață, transformând-o în structuri mici, ascuțite, asemănătoare cristalelor.
Crearea modelelor în laborator
Pentru a crea vârtejurile și crestele într-un cadru de laborator, cercetătorii au plasat pietricele deasupra unei tăvi umplute cu sol umed cu granulație fină. Apoi au înghețat și dezghețat peisajul în miniatură în mod repetat, creând condiții diferite pentru a observa cum se mișcau pietricelele pe măsură ce gheața se topea.
Când solul umed nu era înghețat, dar temperatura aerului a scăzut sub punctul de îngheț, ace de gheață au ieșit prin sol ca iarba care încolțește. Acele au crescut câțiva centimetri înălțime, ridicând pietricelele de pe pământ. Când temperatura a crescut, pietrele au căzut de pe gheață și s-au rostogolit într-o parte.
În timp: Formarea grupurilor și modelelor de piatră
În timp, procesul de îngheț-dezgheț a curățat petice de sol expus și, în cele din urmă, pietrele s-au deplasat în grupuri, creând modele mai mari. Pe teren plat, pietrele au format tablouri amețitoare de vârtejuri și bucle, în timp ce pe teren înclinat au format rânduri ordonate.
Factori care influențează formarea modelelor
Ritmul și forma modelelor depind de diverși factori, inclusiv:
- Numărul și densitatea pietrelor
- Umiditatea solului
- Înălțimea acelor de gheață
- Panta terenului
Modele marțiene potențiale
Unii experți cred că o versiune a acestor cicluri de îngheț-dezgheț ar putea fi creat modelele observate pe suprafața lui Marte. Solul de pe Planeta Roșie a prezentat dovezi ale unor mici cristale de gheață și, pe măsură ce solul se încălzește, este posibil să se extindă doar pentru a se contracta din nou după ce începe să se răcească.
Deși procesul este mai subtil pe Marte, ar putea fi suficient pentru a deplasa pietricele și praful în timp.
Implicații pentru schimbările climatice
Rezultatele studiului demonstrează puterea combinării experimentelor de laborator cu modelarea pe calculator pentru a înțelege comportamentul peisajului natural. Această abordare poate duce la o mai bună înțelegere a modului în care aceste comportamente s-ar putea schimba pe măsură ce clima se încălzește.
Studiind formarea modelelor de piatră în peisaje reci, cercetătorii pot obține informații despre procesele care modelează suprafața planetei noastre și despre potențialele impacturi ale schimbărilor climatice.