Каменные леса — остроконечные скальные образования, напоминающие деревья, которые можно встретить в некоторых регионах Китая, Мадагаскара и множестве других мест по всему миру. Они столь же величественны, сколь и загадочны. Ученые долгие годы терялись в догадках, пытаясь понять механизмы, приведшие к созданию столь причудливых форм.

И вот, наконец, нашлась команда ученых пролившая свет на то, как создаются эти природные структуры. Исследования, опубликованные в последнем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), также раскрывают широкие возможности обнаруженного механизма в сфере производства структур с острыми кончиками, таких как микроиглы и зонды, необходимых для научных исследований и медицинских процедур.

Источник: Лаборатория прикладной математики Нью-Йоркского университета.
На этой фотографии в искусственных цветах изображен «лес» из множества леденцов, растворенных в воде. Изначально леденец представлял собой твердый блок, содержащий поры, которые в процессе растворения к образованию игольчитой структуры. 

Их экспериментально подтвержденная гипотеза гласит, что изначально все каменные леса представлялись собой вполне привычные нам скалы. Однако их структура не была идеально плотной — они содержали в себе небольшие полости и "поры". В какой-то момент времени огромные пласты породы были погружены в воду, которая начала медленно растворять их. За счёт неидеально стурктуры, процесс шелё довольно быстро. Образовывающаяся вокруг вода, имеющая большую плотность за счёт мельчайших частиц породы, отлично полировала саму породу, а создаваемые за счёт пустот потоки воды придавали скалам остроконечную форму.

В своем исследовании ученые смоделировали формирование острых вершин с помощью математической модели и компьютерного моделирования, которые учитывали, как растворение создает потоки и как эти потоки также влияют на растворение и, таким образом, изменение формы.

Чтобы подтвердить достоверность своих симуляций, исследователи провели серию экспериментов в лаборатории прикладной математики Нью-Йоркского университета. Здесь ученые воспроизвели формирование этих природных структур, создав вершины на основе сахара, имитируя растворимые породы, составляющие карст и аналогичные геологические образования, и погрузив их в резервуары с водой. Интересно, что никаких внешних факторов и течения не потребовалось, так как сам процесс растворения сформировал направление потока, необходимое для вырезания шипов.

Экспериментальные результаты отражают результаты моделирования, тем самым подтверждая точность модели исследователей. Авторы предполагают, что те же самые события происходят, хотя и гораздо медленнее, когда минералы погружаются под воду, которая позже отступает, обнажая каменные вершины и каменные леса.
← Читайте нас в Facebook