Hvordan landskaber og landskabsformer husker eller glemmer deres oprindelige formationer

Halvmåneklitter og bugtende floder kan "glemme" deres oprindelige former, da de er udskåret og omformet af vind og vand, mens andre landformer holder et minde om deres tidligere form, foreslår en ny laboratorieanalyse af et hold matematikere.

"At spørge, hvordan disse naturlige skulpturer bliver til, er mere end blot nysgerrighed, fordi de er spor i deres former, er spor til miljøets historie, " forklarer Leif Ristroph, en assisterende professor ved New York University's Courant Institute og seniorforfatter af papiret, som fremgår af journalen Fysisk gennemgangsvæske . "I vores laboratorieforsøg, vi fandt ud af, at nogle former holder en 'hukommelse' af deres startforhold, når de udvikler sig, mens andre 'helt' glemmer 'fortiden og antager nye former. "

Avisens forfattere, der også omfattede Megan Davies Wykes, en tidligere postdoktorforsker ved Courant Institute og i øjeblikket postdoc -forsker ved University of Cambridge, Jinzi Huang, en doktorand i matematik, og George Hajjar, en NYU -bachelor, Bemærk, at denne forståelse er afgørende for geologisk datering og for at forstå, hvordan landskaber dannes.

Form "hukommelse" og dens "tab" - eller bevarelse af eller afvigelse fra tidligere formationer - er centrale spørgsmål i geomorfologi, studieretningen, der forsøger at forklare landformer og Jordens og andre himmeloverfladers udviklende ansigt. Morfologien, eller form af et landskab, er det første og mest direkte spor i dets historie og fungerer som et videnskabeligt vindue for en række spørgsmål-såsom at udlede flydende vand på Mars i fortiden samt nutidens erosionskanaler og flodøer.

"Svaret på spørgsmålet 'Hvad er i en form?' afhænger af denne hukommelsesegenskab, "forklarer Ristroph, der leder NYU's Applied Math Lab, hvor forskningen blev foretaget.

For at belyse disse fænomener, Ristroph og hans kolleger replikerede naturens opløselige mineraler-såsom kalksten-med et færdigt stand-in:stykker hårdt slik. Specifikt, de søgte at forstå, hvordan slik opløstes til at antage forskellige former, når de blev anbragt i vand.

For at efterligne forskellige miljøforhold, de kaster slik i forskellige indledende former, hvilket førte til forskellige strømningsforhold efterhånden som overfladen blev opløst. Deres resultater viste, at når sliket opløstes stærkest fra dets nedre overflade, den havde en tendens til at bevare sin overordnede form-hvilket afspejler en næsten perfekt hukommelse. Derimod, når den er opløst fra dens øvre overflade, sliket havde en tendens til at slette eller "glemme" enhver given indledende form og danne en opadgående piggstruktur.

Den vigtigste forskel, holdet fandt, er den type vandstrøm, der "slikker" og omformer sliket. Turbulente strømme på undersiden har en tendens til at opløse sliket med en ensartet hastighed og dermed bevare formen. Den glatte strømning på en øvre overflade, imidlertid, bærer det opløste materiale fra det ene sted til det andet, som ændrer opløsningshastigheden og fører til ændringer i form.

"Slik i vand kan virke langt væk fra geologi, men der er faktisk hele landskaber udskåret af mineraler, der opløses i vand, deres former afsløret senere, når vandspejlet falder, "tilføjer han." Grotter, synkehuller, stensøjler og andre former for ujævnt terræn er født på denne måde. "