Математики раскрыли секрет создания загадочных узоров на скалах
Ячеистое выветривание — геологическое явление, при котором скалы и памятники покрываются сотовыми углублениями с тонкими перегородками. Оно чаще всего наблюдается на песчанике и граните во влажных средах с высоким содержанием соли, например, возле морей и в пустынях. Такое можно увидеть даже на Марсе. Хотя это выглядит как интересный орнамент, на деле же является разрушительным для породы.
Соты в скалах активно изучаются уже около ста лет, но исчерпывающего ответа на вопрос, почему они формируются, до сих пор не появилось. Выдвигались разные гипотезы: водная и ветровая эрозия, разрушительное воздействие кристаллов льда или соли, резкие перепады температур, лишайники.
Новая компьютерная модель, созданная математиками из Сколтеха, симулирует выветривание породы при испарении соленой воды и воспроизводит этот таинственный рельеф, указывая, какие условия способствуют его появлению. Из симуляции стала ясной и причина появления гладкого и «отшлифованного» участка ниже «пояса сот» на скале, а также зона, которую эрозия не затрагивает выше него. Исследование опубликовано в журнале Geosciences.
В модели есть допущение о постоянной влажности в сердцевине скалы для определенной высоты над землей, независимо от количества испаряемой воды с поверхности. Под скалой находится влажная почва, которая непрерывно подпитывает сердцевину водой до определенного уровня, постоянного для данной высоты. При подъеме выше базовое значение влажности снижается. В определенном диапазоне высот достигается оптимальная влажность, при которой вода из центра скалы мигрирует к поверхности, испаряется и оставляет соляные кристаллы, вызывая сотовую эрозию. Процесс инициируется одной случайной выбоиной на поверхности скалы.
Проще говоря, вода не обязательно испаряется непосредственно на поверхности скалы. В данном случае возможны три сценария.
В первом сценарии, когда скала находится на значительной высоте над землей, она настолько сухая, что вода начинает испаряться задолго до достижения поверхности. Внутри скалы могут оставаться незначительные количества соляных кристаллов, но разрушения не происходит.
Если спуститься близко к земле или уровню моря, то влажность становится очень высокой и вода начинает испаряться прямо с поверхности скалы. В результате этого процесса остается много соли, но это влияет только на самый внешний слой породы, не проникая глубоко. Это второй случай.
Есть еще третий, промежуточный, сценарий. Вода испаряется внутри, но на незначительной глубине, оставляя под приповерхностным слоем породы соляные кристаллы, которые распирают ее и со временем отщепляют частицы камня.
Соединим третий и первый сценарий. Если скала имеет оптимальную влажность, то ее поверхность подвержена эрозии. Однако, выступы, которые находятся на поверхности и слишком сухие для эрозии, остаются и защищают поверхность от разрушения. В результате образуются стенки сот, состоящие из оставшихся выступов.
По аналогии, можно объяснить наличие гладко отшлифованной поверхности, которая часто встречается ниже уровня образования стенок сот. В этой зоне порода в среднем более влажная, и возможна ситуация, когда выветривание происходит только на выступах, в то время как остальная поверхность остается относительно неизменной и гладкой.
Результаты исследования помогут определить участки сооружений, которые больше всего подвержены сотовой эрозии. Также они могут использоваться для предсказания срока службы зданий в разных местах и для определения наиболее подходящих мест для строительства или переноса памятников.
Ранее российские ученые создали «сахарные» льды. Разобрались, что это такое.
