Установлено, что вода способна растворять горные породы, создавая заостренные шпили, и потоки воды ускоряют этот процесс.
Каменные леса — это скальные образования с заостренными вершинами, внешне похожие на деревья, и встречающиеся в Китае, на Мадагаскаре и в России. Хотя ученые и знали о том, что они формируются в результате эрозии, конкретный механизм этого процесса оставался не до конца понятен. Недавно группа исследователей из Нью-Йоркского университета в США предложила объяснение тому, как они возникают. «Благодаря серии симуляций и экспериментов нам удалось продемонстрировать, как вода создает заостренные выступы в скалах», — пояснил Лейф Ристроф, один из авторов научной работы. Результаты исследования были опубликованы в журнале Материалы Национальной академии наук (PNAS).
Для анализа поведения пород, формирующих каменные леса, авторы применили компьютерное моделирование. Результаты симуляции продемонстрировали, что изначально на всей поверхности пород возникают незначительные углубления, которые затем усиливают и изменяют характер течений камня еще быстрее — так со временем появляются остроконечные шпили.
Для проверки корректности проведенных расчетов ученые организовали серию экспериментов в Лаборатории прикладной математики Нью-Йоркского университета. В ходе этих экспериментов им удалось воспроизвести формирование каменных лесов. В качестве основы для опытов они использовали сахар: как и некоторые породы, растворение в воде происходит легко, и этот процесс можно с легкостью наблюдать в лабораторных условиях, хотя и протекает достаточно быстро.
В рамках исследования были изготовлены цилиндрические формы из твердой карамели и помещены в воду. Вскоре ученые стали наблюдать, как они постепенно изменяют свою форму, превращаясь в конусы. Всего через два часа на месте цилиндров образовалось скопление острых шипов. Изменение плотности воды, вызванное растворенным сахаром, приводило к тому, что более тяжелая жидкость под действием силы тяжести опускалась вниз, тем самым создавая течения. Они, в свою очередь, быстрее обрабатывали карамельные фигурки, делая их вершины более острыми.
Результаты эксперимента подтвердили данные компьютерного моделирования и повысили достоверность выдвинутой гипотезы. Теперь ученые уверены, что каменные леса формируются под воздействием воды, хотя в естественных условиях этот процесс протекает значительно медленнее. Вода последовательно создает узнаваемые остроконечные вершины, а затем отступает, обнажая их.
«Вероятно, мы выяснили, что послужило причиной возникновения каменных лесов», — заявил Лейф Ристроф. Предстоящие исследования позволят подтвердить правильность проведенной работы и, возможно, обнаружат дополнительные факторы, влияющие на формирование этого ландшафта. «Дождь, вероятно, сыграл важную роль в этом процессе», — уточнил ученый. Исследователи полагают, что их открытие также окажет положительное влияние на развитие науки и медицины, поскольку предложенный принцип может быть использован для изготовления игл и зондов.