Hvordan får stenskove deres pigge? Ny forskning giver et skarpt svar

Stenskove - spidse klippeformationer, der ligner træer, der befolker regioner i Kina, Madagaskar, og mange andre steder over hele verden – er lige så majestætiske som de er mystiske, skabt af usikre kræfter, der giver dem deres form.

Et team af forskere har nu kastet nyt lys over, hvordan disse naturlige strukturer skabes. dens forskning, rapporteret i det seneste nummer af tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), giver også løfte om fremstilling af strukturer med skarpe spidser, såsom mikronåle og sonder, der er nødvendige til videnskabelig forskning og medicinske procedurer.

"Dette arbejde afslører en mekanisme, der forklarer, hvordan disse skarpt spidse klippespirer, en kilde til undren i århundreder, blive til, siger Leif Ristroph, en lektor ved New York Universitys Courant Institute of Mathematical Sciences og en af ​​papirets medforfattere. "Gennem en række simuleringer og eksperimenter, vi viser, hvordan strømmende vand skærer ultraskarpe pigge i landformer."

Forskerne, der inkluderede Michael Shelley, professor ved Courant Institute, Bemærk, at undersøgelsen også belyser en mekanisme, der forklarer udbredelsen af ​​skarpt spidse klippespir i karst - en topografi dannet ved opløsning af klipper, såsom kalksten.

I deres undersøgelse, videnskabsmændene simulerede dannelsen af ​​disse tinder over tid gennem en matematisk model og computersimuleringer, der tog højde for, hvordan opløsning producerer strømninger, og hvordan disse strømme også påvirker opløsning og dermed omformning af en formation.

For at bekræfte gyldigheden af ​​deres simuleringer, forskerne gennemførte en række eksperimenter i NYU's Applied Mathematics Lab. Her, forskerne replikerede dannelsen af ​​disse naturlige strukturer ved at skabe sukkerbaserede tinder, efterligner opløselige klipper, der udgør karst og lignende topografier, og nedsænke dem i tanke med vand. Interessant nok, ingen strømme skulle pålægges, da selve opløsningsprocessen skabte de strømningsmønstre, der var nødvendige for at udskære pigge.

De eksperimentelle resultater afspejlede simulationernes resultater, og understøtter derved nøjagtigheden af ​​forskernes model (se "Video2ExperimentSimulation" i nedenstående drev). Forfatterne spekulerer i, at de samme begivenheder sker - om end langt langsommere - når mineraler nedsænkes under vand, som senere trækker sig tilbage for at afsløre stentinder og stenskove.