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.
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.