Istnålar: konstnärerna bakom stenmönster i kalla landskap

by Rosa april 26, 2020

written by Rosa april 26, 2020

Isnålar: Konstnärer bakom stenmönster i kalla landskap

Isnålar och labyrintskiffer

I kalla regioner runt om i världen har forskare observerat invecklade mönster av stenar och fåror etsade i marken. Dessa mönster, inklusive cirklar, rader och virvlar, formas av rörelsen av stenar när små, trådliknande iskristaller, kända som isnålar, växer fram ur den frusna marken.

När isnålar fryser och tinar, knuffar de småstenar åt sidan och formar gradvis invecklade former. Dessa mönster påminner om de som finns i japanska zen-trädgårdar.

Laborexperiment och datormodellering

Forskare har länge spekulerat i att iskristalltaggar skulle kunna flytta jord och stenar för att forma dessa mönster, men det är först nyligen som detta har bekräftats genom laboratorieexperiment och datormodellering.

I en studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, demonstrerade forskare hur isnålar som sticker upp genom marken gradvis kan flytta stenar och jord till geometriska och organiska former.

Isnålsbildning

Isnålar utvecklas när temperaturen i luften och temperaturen i den fuktiga jorden är olika. På natten drar vissa jordtyper ihop sig när temperaturen sjunker, vilket drar upp vatten och får det att fastna på sidorna av smala porer i marken.

När vattnet dras ut ur jorden fryser den kalla luften det och förvandlar det till små, vassa, kristallliknande strukturer.

Att skapa mönster i labbet

För att skapa virvlar och åsar i en labbmiljö, placerade forskare småstenar ovanpå en behållare fylld med blöt, finkornig jord. Sedan frös och tinade de miniatyrlandskapet om och om igen, och skapade olika förhållanden för att observera hur småstenarna rörde sig när isen smälte.

När den våta jorden inte var frusen men lufttemperaturen sjönk under fryspunkten, stack isnålar upp genom jorden som spirande gräs. Nålarna växte flera centimeter höga och lyfte småstenarna från marken. När temperaturen höjdes föll stenarna av isen och rullade åt sidan.

Med tiden: Bildandet av stenkluster och mönster

Med tiden rensade frys-tinings-processen fläckar av exponerad jord, och så småningom försköts stenar till kluster och skapade större mönster. På plan mark bildade stenarna svindlande uppsättningar av virvlar och slingor, medan de på sluttande mark bildade prydliga rader.

Faktorer som påverkar mönsterbildning

Hastigheten och formen på mönstren beror på olika faktorer, inklusive:

Antal och densitet av stenar
Markfuktighet
Isnålarnas höjd
Markens lutning

Potentiella mönster på Mars

Vissa experter tror att en version av dessa frys-tinings-cykler kan ha skapat mönster som observerats på Mars yta. Jorden på den röda planeten har visat bevis på små iskristaller, och när jorden värms upp kan den expandera bara för att dra ihop sig igen när den börjar svalna.

Även om processen är mer subtil på Mars, kan den vara tillräcklig för att förskjuta småstenar och damm över tid.

Implikationer för klimatförändringar

Studieresultaten visar styrkan i att kombinera laboratorieexperiment med datormodellering för att förstå naturligt landskapsbeteende. Denna strategi kan leda till en bättre förståelse av hur dessa beteenden kan förändras när klimatet värms upp.

Genom att studera bildandet av stenmönster i kalla landskap kan forskare få insikter i de processer som formar vår planets yta och de potentiella effekterna av klimatförändringar.

Rosa

Rosa är en framstående mjukvaruingenjör vars passion för vetenskap och teknik väcktes redan i barndomen. Uppvuxen i ett hem där akademisk nyfikenhet uppmuntrades, blev Rosa djupt påverkad av sin far, en hängiven fysikprofessor. Efter långa dagar på universitetet kom hennes far hem och introducerade Rosa till den vetenskapliga utforskningens värld, guidade henne genom olika experiment och främjade hennes djupa kärlek till fysikens komplexitet. Redan som ung blev Rosa fascinerad av de oändliga möjligheter som vetenskapen erbjöd. Hon tillbringade otaliga timmar med att utföra experiment och lära sig de grundläggande principerna för fysik. Denna tidiga exponering för vetenskaplig forskning skärpte inte bara hennes analytiska färdigheter utan väckte också en obeveklig nyfikenhet och en passion för problemlösning. Rosas akademiska resa ledde henne till att studera datavetenskap, där hon utmärkte sig i sina studier, driven av samma entusiasm som hade präglat hennes barndomsexperiment. Hon tog examen med hedersbetygelser och erhöll en kandidatexamen från ett prestigefyllt universitet. Hennes akademiska prestationer belönades med många utmärkelser och stipendier, vilket återspeglade hennes engagemang och enastående talang inom området. I sin yrkeskarriär har Rosa gjort betydande bidrag till teknikindustrin. Hon har arbetat för flera ledande teknikföretag, där hon spelade en nyckelroll i utvecklingen av innovativa mjukvarulösningar som haft stor inverkan på olika sektorer. Hennes expertis ligger i att designa och implementera komplexa algoritmer, optimera systemprestanda och säkerställa tillförlitligheten och skalbarheten hos mjukvaruapplikationer. Utöver sina tekniska färdigheter är Rosa en stark förespråkare för kvinnor inom STEM (vetenskap, teknik, ingenjörskonst och matematik). Hon deltar aktivt i mentorprogram och vägleder unga kvinnor som strävar efter en karriär inom teknik. Rosa tror på utbildningens kraft och vikten av att erbjuda lika möjligheter för alla, och hon ägnar sin tid åt att tala på konferenser och workshops för att inspirera nästa generation av kvinnliga ingenjörer. I sitt personliga liv fortsätter Rosa att omfamna sina vetenskapliga rötter. Hon gillar att spendera sin fritid med att experimentera med ny teknik, läsa vetenskapliga tidskrifter och delta i diskussioner om teknikens framtid. Rosas resa från ett nyfiket barn som utförde experiment till en framgångsrik mjukvaruingenjör är ett bevis på kraften i tidig exponering för vetenskap och det bestående inflytandet av en stöttande och intellektuellt stimulerande miljö.