Kim băng: Nhà điêu khắc họa tiết đá trên những vùng đất giá băng
Kim băng và đá mê cung
Ở những vùng lạnh giá trên khắp thế giới, các nhà khoa học đã quan sát thấy những họa tiết phức tạp của đá và rãnh được khắc trên mặt đất. Những họa tiết này, bao gồm hình tròn, hàng và xoáy, được hình thành bởi chuyển động của đá khi những tinh thể băng nhỏ như sợi chỉ, được gọi là kim băng, nhô lên từ mặt đất đóng băng.
Khi kim băng đóng băng và tan ra, chúng đẩy những viên sỏi sang một bên, dần dần hình thành nên những hình thù phức tạp. Những họa tiết này gợi nhớ đến những họa tiết có thể thấy tại các khu vườn thiền Nhật Bản.
Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và mô hình máy tính
Các nhà nghiên cứu từ lâu đã suy đoán rằng các đỉnh tinh thể băng có thể di chuyển đất và đá để tạo nên những họa tiết này, nhưng điều này chỉ mới được xác nhận gần đây thông qua các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và mô hình máy tính.
Trong một nghiên cứu được công bố trên biên bản của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia, các nhà nghiên cứu đã chứng minh cách kim băng đâm xuyên mặt đất có thể dần dần di chuyển đá và đất thành các hình dạng hình học và hữu cơ.
Sự hình thành kim băng
Kim băng phát triển khi nhiệt độ không khí và nhiệt độ của đất ẩm khác nhau. Vào ban đêm, một số loại đất co lại khi nhiệt độ giảm, hút nước lên trên và khiến nước bám vào thành của các lỗ nhỏ hẹp trên mặt đất.
Khi nước được hút ra khỏi Trái đất, không khí lạnh đóng băng, biến chúng thành những cấu trúc nhỏ, sắc nhọn giống như pha lê.
Tạo họa tiết trong phòng thí nghiệm
Để tạo ra các hình xoáy và gờ trong môi trường phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã đặt những viên sỏi lên trên một cái chảo chứa đầy đất ẩm, mịn. Sau đó, họ liên tục đóng băng và rã đông cảnh quan thu nhỏ, tạo ra các điều kiện khác nhau để quan sát cách những viên sỏi di chuyển khi băng tan.
Khi đất ẩm không đóng băng nhưng nhiệt độ không khí xuống dưới mức đóng băng, những chiếc kim băng đâm xuyên mặt đất như ngọn cỏ mọc. Những chiếc kim dài cao vài cm, nhấc những viên sỏi lên khỏi mặt đất. Khi nhiệt độ tăng lên, những viên đá rơi khỏi băng và lăn sang một bên.
Theo thời gian: Sự hình thành các cụm đá và họa tiết
Theo thời gian, quá trình đóng băng-tan băng làm lộ ra những mảng đất tiếp xúc và cuối cùng, đá dịch chuyển thành cụm, tạo thành các họa tiết lớn hơn. Trên mặt đất bằng phẳng, những viên đá tạo thành vô số vòng xoáy và vòng lặp chóng mặt, trong khi trên mặt đất dốc, chúng tạo thành các hàng thẳng tắp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành họa tiết
Tốc độ và hình dạng của họa tiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
- Số lượng và mật độ đá
- Độ ẩm của đất
- Chiều cao của kim băng
- Độ dốc của mặt đất
Các họa tiết có khả năng trên sao Hỏa
Một số chuyên gia tin rằng một phiên bản của những chu trình đóng băng-tan băng này có thể đã tạo ra các họa tiết được quan sát trên bề mặt sao Hỏa. Đất trên Hành tinh Đỏ đã cho thấy bằng chứng về những tinh thể băng nhỏ và khi đất nóng lên, đất có thể nở ra chỉ để co lại một lần nữa sau khi bắt đầu nguội đi.
Mặc dù quá trình này trên sao Hỏa diễn ra tinh tế hơn, nhưng nó có thể đủ để dịch chuyển sỏi và bụi theo thời gian.
Ý nghĩa đối với biến đổi khí hậu
Kết quả nghiên cứu chứng minh tầm quan trọng của việc kết hợp các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm với mô hình máy tính để hiểu được hành vi của cảnh quan tự nhiên. Cách tiếp cận này có thể dẫn đến sự hiểu biết tốt hơn về cách các hành vi này có thể thay đổi khi khí hậu ấm lên.
Bằng cách nghiên cứu sự hình thành các họa tiết đá trên những vùng đất giá băng, các nhà nghiên cứu có thể hiểu sâu hơn về các quá trình định hình bề mặt hành tinh của chúng ta và những tác động tiềm tàng của biến đổi khí hậu.
