Ученые выяснили, почему соляные пустыни покрываются странными повторяющимися узорами


Фото из открытых источников
Впечатляющие шестиугольные формы соляных пустынь, таких как бассейн Бэдуотер в Долине Смерти в Калифорнии и Салар-де-Уюни в Боливии, долгое время озадачивали не только путешественников, но и ученых. Некоторые считают, что это результат трещин, образующихся по мере высыхания соленой поверхности или отталкивания самой себя по мере осаждения и расширения соли, но ни одно из объяснений не удовлетворяет однородному размеру и расположению ребристых ячеек.
 
Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, дает наиболее правдоподобное объяснение. Основываясь на сочетании полевых исследований и численного моделирования, международная группа исследователей предполагает, что причиной могут быть контрастирующие концентрации растворов соленой воды, циркулирующих в потоках в форме пончика.
 
«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», - поясняет физик Яна Лассер из Технологического университета Граца (TU Graz) в Австрии.
 
Ученые предполагают, что происходит вот что: рассол, находящийся близко к поверхности, нагревается солнцем, в результате чего часть его воды испаряется в воздух. По мере удаления воды оставшийся раствор становится более соленым, увеличивая его плотность.
 
Этот относительно плотный раствор соленой воды тяжелее, чем более пресная, менее плотная соленая вода ниже, заставляя его тонуть, когда вода с низкой соленостью поднимается, чтобы заменить его.
 
Исследователи предполагают, что в соляных пустынях это происходит на обширной территории, и каждый конвекционный «вал» плотно сжимает соседние клетки. Затем гребни кристаллизованной соли собираются в местах, где вода более соленая и опускающаяся, создавая знакомый узор в виде сот, а более пресная вода испаряется из более плоских пространств между ними.
 
Команда наблюдала, как это происходит в почве в лаборатории, в сочетании с анализом образцов, взятых из соляных пустынь. Исследователи также смогли снять покадровую видеозапись явления, происходящего в озере Оуэнс в Калифорнии.
 
«Наши симуляции вместе с полевыми исследованиями дают непротиворечивую картину», — говорит физик Марсель Эрнст из Института динамики и самоорганизации Макса Планка в Германии. «Движущий механизм формирования узора — вызванный конвекцией подъем и опускание соленой воды в почве под соляной коркой».
 
В то время как предыдущие исследования предполагали, что повторяющиеся узоры гребней могут создаваться по мере того, как соляная корка высыхает или изгибается с течением времени, эти более ранние гипотезы на самом деле не объясняли однородность форм или их появление во многих разных регионах.
 
Исследователи говорят, что новое предложение лучше выдерживает критику. Оно объясняет постоянный размер форм (от 1 до 2 метров) и скорость, с которой они формируются.
 
Более того, это может помочь ученым в их расчетах относительно того, сколько пыли, наполненной минералами, выделяют эти пустыни: это важно с точки зрения скорости образования облаков и того, как минералы переносятся по воздуху в океаны.
 
«Мы показали, что простое и правдоподобное объяснение существует, но скрыто под землей», — говорит физик Лукас Геринг из Ноттингемского Трентского университета в Великобритании. «Несмотря на то, что ветер дует над соляными пустынями красиво, он является основным источником атмосферной пыли, и наши результаты помогут понять подобные процессы в пустынной среде».