冰针：冻土奇观中的石头图案雕刻家
冰针与迷宫石
在世界各地的寒冷地区，科学家们观察到了刻在冻土上的复杂石头和沟槽图案。这些图案包括圆圈、行和漩涡，它们是由小而细如线状的冰晶（称为冰针）从冻土中出现时石头移动而形成的。
当冰针冻结和融化时，它们将鹅卵石推向一边，逐渐形成错综复杂的形状。这些图案让人联想到日本禅宗花园中的图案。
实验室实验和计算机建模
长期以来，研究人员一直推测冰晶尖刺可以移动土壤和岩石以形成这些图案，但直到最近才通过实验室实验和计算机建模得到证实。
在美国国家科学院院刊上发表的一项研究中，研究人员展示了冰针如何刺穿地面，逐渐将岩石和土壤移动成几何和有机形状。
冰针形成
当空气温度和湿润土壤的温度不同时，就会形成冰针。在夜间，一些类型的土壤在温度下降时会收缩，将水向上吸，并使其粘附在地面狭窄孔隙的侧面。
当水从地球中抽出时，冷空气会将其冻结，将其变成小的、锋利的、类似晶体的结构。
在实验室中创建图案
为了在实验室环境中创建漩涡和山脊，研究人员将鹅卵石放在装有湿润细粒土壤的平底锅上。然后，他们一遍又一遍地冻结和解冻微型景观，创造不同的条件来观察鹅卵石在冰融化时如何移动。
当潮湿的土壤没有被冻结但空气温度降至冰点以下时，冰针像发芽的草一样从土壤中刺出。冰针长高了几厘米，将鹅卵石从地面抬起。当温度升高时，石头从冰上掉下来，滚到一边。
随着时间的推移：形成石头簇和图案
随着时间的推移，冻融过程清除了暴露的土壤斑块，最终，石头移到一起形成簇，创造出更大的图案。在平地上，石头形成了令人眼花缭乱的漩涡和环路阵列，而在倾斜的地面上，它们形成了整齐的行。
影响图案形成的因素
图案的速度和形状取决于各种因素，包括：
- 石头数量和密度
- 土壤湿度
- 冰针的高度
- 地面的坡度
火星图案的可能性
一些专家认为，这些冻融循环的一个版本可能创造了在火星表面观察到的图案。红色星球上的土壤显示出有微小冰晶的证据，当土壤变热时，它可能膨胀，然后在开始冷却后再次收缩。
尽管火星上的这个过程更微妙，但它可能足以随着时间的推移移动鹅卵石和灰尘。
对气候变化的影响
研究结果证明了将实验室实验与计算机建模相结合以了解自然景观行为的重要性。这种方法可能会让我们更好地理解随着气候变暖，这些行为如何发生改变。
通过研究冰冻景观中石头图案的形成，研究人员可以深入了解塑造我们星球表面的过程以及气候变化的潜在影响。