تزين الحلقات والمخططات والدوامات الأنيقة العديد من المناظر الطبيعية الصخرية الباردة. على الرغم من أن هذه الأنماط الحجرية الجميلة تبدو وكأنها عمل فني من صنع الإنسان ، إلا أنها كلها طبيعية. لطالما عرف العلماء أن مثل هذه الأنماط الصخرية ناتجة عن التجمد والذوبان. لكن كيفية تطورها بالتحديد كانت لغزا – حتى الآن.
تجارب جديدة تكشف أن ما يسمى ب يمكن أن تقوم “إبر الجليد” بفرز وتنظيم الصخور في العديد من الأنماط، أنيوان لي من جامعة تسوكوبا في اليابان وزملاؤه تقرير 5 أكتوبر وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
“جمال [our] يقول برنارد هاليت من جامعة واشنطن في سياتل ، الذي درس الأنماط الطبيعية في الصخور السطحية حول العالم: “التجارب هي أنه يمكنك في الواقع رؤية معلومات مباشرة عن كيفية تشكل الأنماط”.
قام الباحثون بنشر الحصى فوق وعاء يحتوي على تربة رطبة دقيقة الحبيبات ، ثم جمدوا وأذوبوا هذا المشهد المصغر مرارًا وتكرارًا. عندما لم تكن التربة الرطبة قد تجمدت بعد ، ولكن درجة حرارة الهواء انخفضت إلى ما دون درجة التجمد ، ظهرت أعمدة جليدية صغيرة تشبه الإبر من التربة. هذه الإبر الجليدية ، التي يصل ارتفاع كل منها إلى بضعة سنتيمترات ، ترفع أي حجارة فوقها. وعندما ارتفعت درجات الحرارة مرة أخرى ، انهار الجليد وانهارت الحجارة. ولأن الإبر الجليدية تنحني أثناء نموها ، فإن الحجارة تميل إلى السقوط من قواعدها الجليدية إلى جانب واحد.
على مدى العديد من دورات التجميد والذوبان ، أزالت إبر الجليد بقعًا من التربة المكشوفة. نظرًا لأن الإبر يمكن أن تتشكل بسهولة أكبر في الأماكن التي يوجد بها عدد أقل من الصخور في الطريق ، فإنها تزيل أي حصى متبقية بشكل أكثر كفاءة. تم خلط الأحجار تدريجياً إلى مجموعات بين المناطق الخالية من الأحجار لتشكيل أنماط أكبر. النمط الذي يبني على منظر طبيعي “يعتمد بشدة عليه [local stone] التركيز ، “يقول المؤلف المشارك في الدراسة Quan-Xing Liu ، عالم البيئة النظرية في جامعة East China Normal University في شنغهاي.
يقول هاليت ، في التجارب المعملية ، “كان الفريق قادرًا على الحصول على أنماط بعد 30 دورة تجميد”. يمكن أن يعادل ذلك 30 ليلة باردة – أو 30 عامًا ، إذا استمر كل تجمد شتاءًا كاملاً. يقول هاليت إنه في العالم الحقيقي ، قد يستغرق تشكيل بعض الأنماط “آلاف ، إن لم يكن عشرات الآلاف ، من السنين”.
باستخدام الملاحظات من تجارب التربة الخاصة بهم ، قام الباحثون ببناء محاكاة حاسوبية للمناظر الطبيعية باستخدام إبرة الجليد. يمكن أن تتنبأ هذه المحاكاة بحركة الحجر في البيئة المفتوحة في ظل مجموعة من الظروف. أكدت المحاكاة أن معدل تشكيل النموذج يعتمد على مدى كثافة الغطاء الحجري ، من بين عوامل أخرى. كانت الأشكال ومعدلات تكوين الأنماط مرتبطة أيضًا بمدى رطوبة التربة ، وكيف انحدرت الأرض ومدى نمو إبر الجليد.
https://www.youtube.com/watch؟v=v9XPrNbPioo
يقول هاليت عن التكوينات الصخرية: “نرى أنماطًا متطابقة في أنظمة مختلفة ، مثل السوائل”. غالبًا ما تبدأ المواد ذات الخصائص أو الأحجام المختلفة مختلطة معًا لكن لا تبقى على هذا النحو (SN: 4/22/21). فصل الطور هو العملية التي تحول هذه الخلطات إلى أنماط. الدراسة الجديدة هي من بين أولى الدراسات التي توضح كيفية تطبيق فصل الطور على المناظر الطبيعية.
توفر مجموعة التجارب والنمذجة الحاسوبية في هذه الدراسة طريقة جديدة لربط كيفية تشكل المناظر الطبيعية وكيفية تصرف موادها ، كما تقول راشيل جليد ، عالمة الجيولوجيا بجامعة روتشستر في نيويورك والتي لم تشارك في العمل. وتضيف أن هذا النهج “حيوي لفهمنا للمواد المعقدة” ، ويمكن أن يساعدنا في فهم كيفية تطور المناظر الطبيعية بشكل مختلف في مناخ متغير.
