Происхождение загадочных сотовых узоров, найденных в соляных пустынях по всему миру

Соляные пустыни являются одними из самых экстремальных и негостеприимных мест на планете, а их причудливые и потусторонние многоугольные сооружения ежегодно привлекают сотни тысяч туристов.

Встречаясь в таких регионах, как бассейн Бэдуотер в Долине Смерти в Калифорнии и Салар-де-Уюни в Чили, он служил фоном для пустынной планеты Крейт в «Звездных войнах: Последние джедаи».

Теперь команда, включающая исследователей из Университета Ноттингем Трент и Тоу Граца в Австрии, смогла объяснить происхождение, форму и культовый размер этих узоров. Публикация исследования в журнале X физический обзор.

Ранее предполагалось, что соляная корка в Сахаре высыхает и образуются трещины, вокруг которых вырастают узоры. Другая гипотеза предполагала, что соляная корка постоянно растет и изгибается из-за нехватки места, образуя узоры.

Однако ни одно из этих объяснений не объясняет постоянный размер — всегда от 1 до 2 метров — и форму сот.

Более правдоподобное объяснение было предложено исследователями, которые описали, как конвекция соленой воды в недрах Земли ответственна за формирование сотовых узоров из соли.

По их словам, этим же можно объяснить постоянный размер функций и скорость, с которой растут паттерны.

Чтобы добраться до сути этой тайны природы, команда объединила исследования гидродинамики из физики и геоморфологии из наук о Земле и исследовала явление с нескольких сторон.

В лабораторных экспериментах они наблюдали, как соленая вода перемещается в песчаных почвах, и анализировали в численном моделировании масштаб длины узоров в различных условиях. В ходе двух полевых исследований в Калифорнии они наблюдали закономерности в природе и собирали образцы, чтобы показать, что токи внутри Земли отражают узоры, видимые на поверхности.

Они были первой исследовательской группой, которая записала на видео, как растет соляной узор.

Доказательства, собранные исследователями в ходе экспериментов, моделирования и полевых исследований, предполагают последовательную картину.

Движущим механизмом формирования рисунка является конвекция или циркуляция соленой воды в почве под соляной коркой. Соляные пустыни, в которых встречаются эти узоры, ни в коем случае не очень сухие, и очень соленые грунтовые воды часто достигают и залегают прямо под соляной коркой. В этих пустынях вы быстро доберетесь до этой воды, копая вручную, хотя она будет слишком соленой для питья.

Когда этот рассол испаряется под жарким летним солнцем, соль остается. Это делает грунтовые воды непосредственно под поверхностью более солеными и, следовательно, более тяжелыми, чем пресная вода, все еще скрывающаяся под ними. Если эта разница в солености достаточно велика, соленая вода у поверхности начинает опускаться вниз, а пресная вода поднимается снизу.

Подобно горячей и холодной воде, циркулирующей за счет конвекции в радиаторах, конвекционные валы образуются из соленой и менее соленой воды в недрах Земли.

Одинарное конвекционное обертывание будет иметь круглую форму, максимизируя объем, заключенный в фасции, при минимизации ее окружности. Однако, когда в земле рядом друг с другом развивается множество конвективных валов, они «сжимаются» вместе и образуют сотовидные шестиугольные узоры, по краям которых опускается рассол.

В местах с особенно высоким содержанием соли соль также кристаллизуется на поверхности. Со временем образовавшаяся корка образует приподнятые гребни и гребни, создающие соляной узор в виде сот.

Первый автор доктор Яна Лассер из Технического университета Граца сказала: «Это отличный пример фундаментального исследования, основанного на любопытстве. Природа представляет нам очевидную и увлекательную загадку, которая стимулирует наше любопытство и, таким образом, побуждает нас решить ее — даже без каких-либо более прямых применимость в виду».

В дополнение к удовлетворению любопытства, понимание топографии соляных пустынь помогает предсказать количество богатой минералами пыли, которая будет вытеснена с поверхности соляных пустынь и циркулировать в атмосфере. Эта пыль, в свою очередь, играет важную роль в создании облаков и транспортировке полезных ископаемых в океаны.

Д-р Лукас Геринг, доцент Школы науки и технологий Ноттингемского Трентского университета, сказал: «В соляных пустынях первое, что вы видите — и почти единственное, что вы видите — это бесконечный беспорядок расположенных шестиугольников и других форм. их посетили 50 миллионов туристов.Только узоры в Долине Смерти и великолепные пейзажи требуют объяснения.

«Мы показали, что простое и правдоподобное объяснение существует, но оно скрыто под землей. Поверхностные узоры отражают медленную инверсию соленой воды в почве, явление, немного похожее на конвекционные ячейки, образующиеся в тонком слое кипящей воды.

«Хотя ветры, дующие над соляными пустынями, прекрасны, они являются основным источником атмосферной пыли, и наши результаты помогут понять такие процессы в пустынной среде».

В исследовании также приняли участие Институт динамики и самоорганизации Макса Планка в Геттингене, Университет Саутгемптона, Университет Лидса, Геттингенский университет и Оксфордский университет.