Ученые раскрыли тайну необычных "узоров в виде сот" в соляных пустынях

Исследователи впервые смогли объяснить происхождение загадочных сотовых узоров, встречающихся в соляных пустынях по всему миру.

Соляные пустыни являются одними из самых экстремальных и негостеприимных мест на планете, а их странные и удивительные многоугольные структуры привлекают сотни тысяч туристов каждый год.

Они встречаются в таких местах, как Badwater Basin Долины Смерти в Калифорнии и Salar de Uyuni в Чили, где они послужили фоном для пустынной планеты Крейт в фильме "Звездные войны: Последние джедаи".

Теперь команда исследователей из Университета Ноттингем Трент и ТУ Грац в Австрии смогла объяснить происхождение этих узоров и их легендарную форму и размер.

Ранее предполагалось, что соляная корка в пустыне высыхает и образуются трещины, вокруг которых и растут узоры. Согласно другой гипотезе, соляная корка растет непрерывно и из-за нехватки места изгибается, образуя узоры.

Однако ни одно из этих объяснений не объясняет постоянный размер - всегда от одного до двух метров - и форму сот.

Теперь исследователи предложили более правдоподобное объяснение, описав, как конвекция соленой воды в недрах отвечает за формирование сотовых узоров.

По их словам, этим можно объяснить постоянный размер и скорость роста узоров.

Чтобы разобраться в этой загадке природы, команда объединила исследования в области гидродинамики из физики и геоморфологии из геонаук и изучила явление с нескольких сторон.

Они наблюдали в лабораторных экспериментах, как соленая вода движется в песчаных почвах, и проанализировали с помощью численного моделирования масштабы рисунков при различных условиях. В ходе двух полевых исследований в Калифорнии они наблюдали за закономерностями в природе и собрали образцы, чтобы показать, что течения в недрах зеркально отражают закономерности, видимые на поверхности.

Они стали первой исследовательской группой, записавшей на видео, как растет солевой узор.

Доказательства, собранные исследователями в ходе экспериментов, моделирования и полевых исследований, указывают на единую картину.

Движущим механизмом формирования узоров является конвекция или циркуляция соленой воды в почве под соляной коркой. Соляные пустыни, в которых возникают эти узоры, отнюдь не сухие, и очень соленые грунтовые воды часто достигают уровня, лежащего непосредственно под соляной коркой. В таких пустынях вы быстро доберетесь до этой воды, если будете копать землю руками, хотя она будет слишком соленой для питья.

Когда этот рассол затем испаряется под жарким летним солнцем, соль остается. Это делает грунтовые воды непосредственно под поверхностью более солеными и, следовательно, более тяжелыми, чем более пресная вода, которая все еще скрывается внизу. Если эта разница в солености достаточно велика, более соленая вода у поверхности начинает опускаться вниз, в то время как более пресная вода поднимается снизу.

Подобно горячей и холодной воде, циркулирующей за счет конвекции в радиаторах, в недрах образуются конвекционные валы из соленой и менее соленой воды.

Одиночный конвекционный вал имеет круглую форму, что позволяет максимизировать объем, заключенный в вале, при минимизации его окружности. Однако, когда в земле рядом друг с другом развивается множество конвективных валов, они "сжимаются" вместе и образуют шестиугольные, похожие на соты узоры, по краям которых очень соленая вода опускается вниз.

В местах с особенно высоким содержанием соли - соль также больше кристаллизуется на поверхности. Со временем образовавшаяся корка формирует приподнятые края и бугорки, которые и создают сотовый соляной узор.

Первый автор исследования доктор Яна Лассер из ТУ Грац сказала: "Это отличный пример фундаментальных исследований, основанных на любопытстве. Природа представляет нам очевидную и увлекательную загадку, которая стимулирует наше любопытство и тем самым побуждает нас решить ее - даже без какой-либо прямой возможности дальнейшего применения".

Помимо удовлетворения любопытства, понимание топографии соляных пустынь помогает предсказать, какое количество богатой минералами пыли будет выбито с поверхности соляных пустынь и поднято в атмосферу. Эта пыль, в свою очередь, играет важную роль в формировании облаков и переносе минералов в океаны.