Учёные выяснили, что все сталагмиты, растущие со дна пещер, подчиняются математическому закону, который объясняет, как эти минеральные образования принимают различные формы, рассказывает Йорик со ссылкой на LiveScience.
Учёные обнаружили, что все сталагмиты подчиняются математическому закону, создав уравнения, объясняющие, как эти впечатляющие минеральные образования развиваются и принимают различные формы.
Как отмечают исследователи в статье, которая будет опубликована на неделе 13 октября в журнале PNAS, новые математические описания могут помочь учёным получать более точные данные о климатических условиях прошлого.
«Оказывается, всё многообразие форм сталагмитов можно объяснить одним простым параметром, — заявил соавтор исследования, физик Варшавского университета Пётр Шимчак. — Это редкий случай, когда красота, которую мы наблюдаем в природе, напрямую соответствует чистому математическому закону».
Сталагмиты могут вырастать на сотни футов со дна пещер и принимать самые разные формы — от острых узких конусов до широких холмов с плоскими вершинами. Они образуются, когда насыщенная минералами вода тысячелетиями капает с потолка пещеры примерно в одно и то же место, постепенно откладывая кальцит и формируя растущую вверх башню.
В новом исследовании Шимчак и его коллеги разработали набор математических уравнений, описывающих, как формируются все эти разновидности форм. Учёные выяснили, что конечная форма сталагмита зависит от скорости, с которой вода капает с потолка пещеры, и от того, насколько быстро кальцит из этой воды оседает. Эти параметры можно выразить одним значением, называемым числом Дамкёлера.
Быстро текущая вода, капающая с потолка пещеры, обычно создаёт острые, конусообразные сталагмиты, тогда как более медленные капли формируют толстые, колоннообразные образования. Если же вода падает с большой высоты или капает не точно в одно и то же место, образуются широкие сталагмиты с плоскими вершинами.
Учёные подтвердили достоверность своих уравнений, сравнив предсказанные ими формы сталагмитов при разных условиях с реальными образцами, найденными в пещере Постойна в Словении.
«Когда мы сравнили наши аналитические решения с реальными образцами из пещер, совпадение оказалось удивительным, — сказал соавтор исследования Матеж Липар (Matej Lipar), физический географ из Научно-исследовательского центра Словенской академии наук и искусств. — Это доказывает, что даже в естественных, хаотичных условиях существует основополагающая геометрия».
Учёные могут использовать эту геометрию, чтобы получать более точные данные о климате прошлого, отмечают авторы исследования. Подобно годовым кольцам деревьев, сталагмиты растут слоями, фиксируя информацию об осадках и температуре с течением времени. Учёные анализируют соотношение различных форм, или изотопов, углерода в каждом слое, чтобы извлечь эти данные. Форма сталагмита влияет на то, как откладываются слои, а значит, и на то, как исследователи интерпретируют условия, при которых он формировался.
«Сталагмиты — это естественные климатические архивы, но теперь мы видим, что их геометрия оставляет собственный след в изотопной записи, — сказал соавтор исследования Энтони Лэдд, инженер-химик из Университета Флориды. — Осознание этого эффекта позволит нам получать более надёжную информацию о климате прошлого».
Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
