Команда ученых пролила новый свет на то, как создаются эти природные структуры. Его исследования, опубликованные в последнем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), также предлагают многообещающие возможности для производства структур с острыми наконечниками, таких как микроиглы и зонды, необходимые для научных исследований и медицинских процедур.
«Эта работа раскрывает механизм, объясняющий, как возникли эти остроконечные скальные шпили, являвшиеся источником чудес на протяжении веков», – говорит Лейф Ристроф, доцент Института математических наук Куранта при Нью-Йоркском университете и один из соавторов этой статьи. авторы. "С помощью серии симуляций и экспериментов мы показываем, как текущая вода вырезает сверхострые шипы на рельефе."
Исследователи, в число которых входил Майкл Шелли, профессор Института Куранта, отмечают, что исследование также проливает свет на механизм, который объясняет преобладание остроконечных скальных шпилей в карстах – топографии, образованной растворением горных пород, таких как известняк.
В своем исследовании ученые смоделировали формирование этих вершин с течением времени с помощью математической модели и компьютерного моделирования, которые учитывали, как растворение создает потоки и как эти потоки также влияют на растворение и, таким образом, изменение формы формации.
Чтобы подтвердить достоверность своих симуляций, исследователи провели серию экспериментов в Лаборатории прикладной математики Нью-Йоркского университета. Здесь ученые воспроизвели формирование этих природных структур, создав вершины на основе сахара, имитирующие растворимые породы, составляющие карст и подобные топографии, и погрузив их в резервуары с водой.
Интересно, что никаких потоков не потребовалось, так как сам процесс растворения создал структуру потока, необходимую для вырезания шипов.
Экспериментальные результаты отражают результаты моделирования, тем самым подтверждая точность модели исследователей (см. «Video2ExperimentSimulation» в приведенном ниже приводе).
Авторы предполагают, что те же самые события происходят, хотя и гораздо медленнее, когда минералы погружаются под воду, которая позже отступает, обнажая каменные вершины и каменные леса.
Исследование поддержано грантом Национального научного фонда (CBET-1805506).