Ученые смогли выяснить, откуда берутся сотовые узоры, встречающиеся в соляных пустынях по всему миру.
Соляные пустыни — одно из самых негостеприимных и удивительных мест, которые мы знаем. Они привлекают сотни тысяч туристов из дальних уголков земного шара, а также кинорежиссеров, ведь этот пейзаж будто с другой планеты. Салар-де-Уюни — самая большая пустыня такого рода в мире, содержащая более 10 миллиардов тонн соли.
Вне зависимости от местоположения в соляных пустынях появляются причудливые многоугольные структуры, больше всего напоминающие соты. Теперь исследователи из Университета Ноттингем-Трент и Технического университета Граца смогли объяснить происхождение этих паттернов. Подробности опубликованы в журнале Physical Review X.
Сотовые узоры
До сих пор объяснение было довольно простым и общепринятым: соляная корка пустыни высыхает и образуются трещины, вокруг которых снова откладываются частицы соли. Оболочка постоянно растет и изгибается из-за нехватки места, поэтому процесс является самовоспроизводящимся и, таким образом, приводит к образованию узоров. Было непонятно, почему многоугольники имели постоянный размер (1-2 м) и форму сот.
Теперь ученые описали, как конвекция соленой воды в подповерхностном слое отвечает за создание необычных узоров. Необходимо было объединить знания гидродинамики, физики и геоморфологии.
Процесс, происходящий в соляных пустынях, был воспроизведен в лабораторных условиях. Исследователи наблюдали за тем, как вода движется в песчаных почвах, и анализировали масштаб длин узоров в различных условиях в ходе численного моделирования. Это было воспроизведено в полевом исследовании в Калифорнии. Данные экспериментов, моделирования и полевых исследований показывают непротиворечивую картину.
Механизмом формирования закономерностей является циркуляция соленой воды в почве под соляной коркой. В этих типах пустынь грунтовые воды часто достигают слоя под соляной коркой. Когда этот рассол испаряется под жарким летним солнцем, соль остается. Это делает грунтовые воды непосредственно под поверхностью более солеными и, следовательно, более тяжелыми, чем более пресные воды, которые залегают еще глубже. Если эта разница в солености достаточно велика, более соленая вода у поверхности начинает опускаться, а более пресная вода поднимается.
Как и в случае с горячей и холодной водой, циркулирующей за счет конвекции в радиаторах, под поверхностью образуются конвективные цилиндры соленой и менее соленой воды. Одиночный валик имел бы форму круга, но поскольку их больше, они «сжимаются» и образуют шестиугольники, напоминающие соты, по краям которых соленая вода опускается на дно. В результате кристаллизации образуются горбы и ребра, создающие характерные узоры.
Профессор Лукас Геринг из Школы науки и технологий Ноттингемского Трентского университета:
В соляных пустынях первое, что видишь — почти единственное, — это бесконечная мозаика из шестиугольников и других упорядоченных фигур. Около 50 миллионов туристов посетили эти узоры только в Долине Смерти, и фантастический пейзаж нуждается в объяснении. Мы показали, что простое правдоподобное объяснение существует, но оно скрыто под землей. Узоры на поверхности отражают медленное кувыркание соленой воды в почве, явление, несколько похожее на конвекционные ячейки, образующиеся в тонком слое кипящей воды.
Понимание топографии соляных пустынь помогает предсказать, сколько богатой минералами пыли будет снято с поверхности соляных пустынь и вынесено в атмосферу. Эта пыль, в свою очередь, играет