Пустельні стільники. Як циркуляція солоної води створює шестикутні візерунки, — розповідають вчені

По всьому світу стільникові візерунки утворюються в соляних пустелях, наприклад, у басейні Бедвотер у Долині Смерті у Каліфорнії чи Салар-де-Уюні у Болівії. Ці соляні споруди щорічно приваблюють десятки тисяч людей з усього світу, вони також були знімальними майданчиками. Наприклад, інопланетні візерунки Салар-де-Уюні в Чилі стали тлом для пустельної планети Крейт у "Зоряних війнах: останні джедаї". Група, до якої входили дослідники з Інституту динаміки та самоорганізації Макса Планка в Геттінгені, Німеччина, вперше пояснює походження загадкових патернів, пише Max Planck Gesellschaft.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захопливі новини зі світу науки!

Чому утворюються ці структури, раніше було невідомо. Передбачалося, що соляна цедра пустелі висихає та на ній утворюються тріщини, з яких виростають шестикутники. Інша гіпотеза пояснює утворення візерунків тим, що соляна шкірка безперервно зростає і згинається через брак місця, утвопивши візерунки. Однак жодне з цих пояснень не може пояснити завжди постійний розмір — від одного до двох метрів — і стільникову структуру. Понад те правдоподібне пояснення дала група під керівництвом Яни Лассер, яка проводить дослідження в Технологічному університеті Граца та Інституті динаміки та самоорганізації Макса Планка. Разом з вченими з Німеччини та Англії вона дійшла висновку, що конвекція, тобто циркуляція солоної води в надрах, призводить до утворення сотів сольової структури.

"Це відмінний приклад фундаментального дослідження, яке рухається цікавістю, — каже Яна Лассер, — Природа дає нам очевидну і захопливу загадку, яка стимулює нашу цікавість і тим самим спонукає нас вирішити її — навіть без будь-якої прямої можливості подальшого застосування в найближчому майбутньому". Щоб розгадати загадку природи, дослідники об'єднали галузі гідродинаміки з фізики та геоморфологію з наук про Землю, щоб вивчити явище з різних боків: вони спостерігали, як солона вода рухається у піщаних ґрунтах у лабораторних експериментах, та спостерігали закономірності у природі у двох областях. У процесі вони зібрали зразки і показали, що підземні течії пов'язані з візерунками, видимими на поверхні. Крім того, дослідники проаналізували розмір візерунків у різних умовах, використавши чисельне моделювання. "Наші симуляції разом із польовими дослідженнями дають несуперечливу картину, — повідомляє Марсель Ернст, докторант Інституту динаміки та самоорганізації Макса Планка, — Рухаючий механізм формування візерунка — викликаний конвекцією підйом і опускання солоної води в ґрунті під соляною шкіркою".

Справді, соляні пустелі, у яких зустрічаються стільники, далеко ще не зовсім сухі. Навпаки, сильно засолені ґрунтові води часто заходять прямо під соляну шкірку. Коли вода випаровується під спекотним літнім сонцем, залишається сіль. В результаті ґрунтові води безпосередньо під поверхнею стають більш солоними і, отже, важчими, ніж прісні води внизу. Якщо ця різниця в солоності перевищує певний поріг, більш солона вода біля поверхні починає опускатися вниз, а прісна вода піднімається знизу. Подібно до гарячої та холодної води, що циркулює за рахунок конвекції в радіаторах, у надрах утворюються конвекційні вали більш солоної і менш солоної води. Поодинокий конвекційний валик буде формуватися по колу, оскільки вал охоплює максимально можливий об'єм при мінімальному колі. Однак, кілька конвекційних валків поруч один з одним у нижній частині пресуються у вигляді шестикутних стільників. Внаслідок цього, по краях шестикутників на дно опускається дуже солона вода. У місцях із особливо високим вмістом солі на поверхні кристалізується більше солі. З часом шкірка, що утворилася, утворює підняті виступи і краї, в результаті чого утворюється соляний візерунок у вигляді сот.

Найкраще розуміння топографії соляних пустель також допомагає передбачити, скільки багатого на мінерали пилу відокремиться від поверхні соляних пустель і потрапить в атмосферу. Цей пил відіграє роль в формуванні хмар і перенесення мінералів до океанів.

Раніше Фокус писав про те, що сіль змінює поведінку на генетичному рівні. Про шкоду солі для серця та артеріального тиску відомо вже давно, але тепер дослідники вважають, що вона здатна змінити і поведінку.