Woda - poprzez powolną, lecz nieustanną erozję - kształtuje powierzchnię Ziemi, rzeźbiąc w rozpuszczalnych skałach. Międzynarodowy zespół badaczy z udziałem Polaków odkrył, że w kształtach pionowych kanałów w skałach wapiennych, zwanych świecami krasowymi, zachowuje się zapis historii klimatu.
Badania naukowców z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Uniwersytetu Florydzkiego i Instytutu Nauk o Ziemi w Orleanie – opublikowane w czasopiśmie "Physical Review Letters" - pokazują, że z czasem świece te ewoluują w niezmienniczy kształt – idealną formę, która nie ulega zmianom podczas dalszego wzrostu, przechowując w ten sposób informacje o opadach atmosferycznych w czasach, kiedy świece powstawały – czytamy w przesłanej przez Wydział Fizyki UW informacji prasowej.
Jak podano, w eksperymentach mikrofluidycznych, naukowcy odtworzyli proces powstawania świec w skali laboratoryjnej, obserwując wodę rzeźbiącą kanały w komórkach przepływowych pokrytych gipsem. To zaciekawiło badaczy.
"Choć początkowo rozpuszczanie miało chaotyczny przebieg, ostatecznie wyłoniło się tylko kilka wydłużających się kanałów, a każdy z nich przyjął stabilny, charakterystyczny kształt i wydłużał się, już go nie zmieniając. Dokładnie tak samo zachowują się świece krasowe w naturze" – mówił pierwszy autor pracy mgr Stanisław Żukowski, realizujący doktorat na Wydziale Fizyki UW i Université Paris Cité.
Wyprowadzenie matematycznego wzoru opisującego ten kształt było dla badaczy dużym wyzwaniem. "Uchwycenie niezmienniczej formy wymagało użycia zaawansowanych narzędzi matematycznych, łączących dynamikę płynów i transport reaktywny. To pozwoliło na modelowanie, jak wody opadowe infiltrują skały wapienne i kształtują świece krasowe" – tłumaczył prof. dr hab. Piotr Szymczak z Wydziału Fizyki UW, autor korespondencyjny publikacji.
"Teoria pokazuje, że intensywne opady sprzyjają tworzeniu się wydłużonych rur, podczas gdy przy słabszych opadach powstające kanały są szersze i bardziej zaokrąglone. Kształt świec krasowych przechowuje zatem zapis dawnych warunków klimatycznych" - wskazali badacze.
Jak podkreślają autorzy publikacji, zrozumienie mechanizmów powstawania kanałów rozpuszczeniowych w skałach ma również znaczenie praktyczne – może pomóc w optymalizacji procesów podziemnego składowania CO₂ czy wydobycia ropy naftowej.
"Wyłanianie się niezmienniczych kształtów świec krasowych to także piękny przykład, jak proste prawa fizyki prowadzą do powstania złożonych form w przyrodzie - podobnie jak dzieje się to w przypadku płatków śniegu, delt rzecznych czy struktur krystalicznych. To krok w stronę rozszyfrowania ukrytego planu natury - kropla po kropli" - czytamy w informacji.
Praca powstała w ramach grantu z Narodowego Centrum Nauki.(PAP)
akp/ agt/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
