在世界各地盐沙漠中发现的神秘蜂窝图案的起源

盐沙漠是地球上最极端和荒凉的地方之一，其奇异和超凡脱俗的多边形结构每年吸引数十万游客。

它们发生在加利福尼亚州死亡谷的恶水盆地和智利的乌尤尼盐沼等地区，在那里它们作为“星球大战：最后的绝地武士”中沙漠星球克雷特的背景。

现在，一个由诺丁汉特伦特大学和奥地利格拉茨工业大学研究人员组成的团队已经能够解释这些图案的起源及其标志性的形状和大小。该研究发表在《物理评论X》杂志上。

以前，人们怀疑沙漠的盐壳变干并形成裂缝，图案在其周围生长。另一种假设认为，盐壳不断生长，由于空间不足而弯曲，形成模式。

然而，这些解释都没有解释一致的尺寸 - 总是一到两米 - 和蜂窝形状。

研究人员现在提供了一个更合理的解释，他们描述了地下盐水的对流如何导致盐模式的蜂窝状形成。

他们说，特征的恒定大小和模式增长的速度也可以归因于此。

为了深入了解这个自然之谜，该团队结合了物理学的流体动力学和地球科学的地貌学研究领域，并从多个方向研究了这一现象。

他们在实验室实验中观察了盐水如何在沙质土壤中移动，并在数值模拟中分析了不同条件下模式的长度尺度。在加利福尼亚的两项实地研究中，他们观察了自然界中的模式并收集了样本，以表明地下的水流反映了表面上可见的模式。

研究人员在实验、模拟和实地研究中收集的证据都指向了一致的画面。

模式形成的驱动机制是盐壳下方土壤中咸水的对流或循环。这些模式发生的盐沙漠绝不是干枯的，高盐地下水经常到达盐壳的正下方。在这些沙漠中，你很快就会用手挖水，尽管它太咸了，不能喝。

当这种盐水在炎热的夏日阳光下蒸发时，盐仍然存在。这使得地表正下方的地下水更咸，因此比仍然潜伏在下面的新鲜水更重。如果这种盐度差异足够大，地表附近的较咸水开始向下下沉，而较新鲜的水则从下方上升。

与散热器中通过对流循环的热水和冷水类似，在地下形成咸水和低盐水的对流卷。

单个对流辊将具有圆形，这最大化了辊子包围的体积，同时最小化了其周长。然而，当许多对流辊在地面上彼此相邻发展时，它们被“挤压”在一起并产生六边形的蜂窝状图案，沿着其边缘非常咸的水下沉。

在盐含量特别高的地方，盐在表面上也结晶得更多。随着时间的推移，由此产生的地壳形成凸起的驼峰和边缘，形成蜂窝状盐图案。

来自格拉茨工业大学的第一作者Jana Lasser博士说：“这是好奇心驱动的基础研究的一个很好的例子。大自然为我们提供了一个明显而迷人的谜题，它激发了我们的好奇心，从而促使我们解决它——即使没有任何直接的进一步应用可能性。

除了满足好奇心外，了解盐沙漠的地形还有助于预测有多少富含矿物质的尘埃将从盐沙漠表面脱落并旋转到大气中。这些尘埃反过来在云的形成和矿物质进入海洋的运输中起着重要作用。

诺丁汉特伦特大学科技学院物理学副教授Lucas Goehring博士说：“在盐沙漠中，你看到的第一件事——几乎是你唯一看到的——是六边形和其他有序形状的无尽拼凑。仅在死亡谷就有大约50万游客参观了这些模式，奇妙的景观需要解释。

“我们已经证明，一个简单，合理的解释在那里，但隐藏在地下。表面模式反映了土壤中咸水的缓慢翻转，这种现象有点像在薄薄的沸水中形成的对流细胞。

“虽然美丽，但吹过盐沙漠的风是大气尘埃的主要来源，我们的研究结果将有助于理解沙漠环境中的这种过程。

该研究还涉及哥廷根的马克斯普朗克动力学与自组织研究所，南安普敦大学，利兹大学，哥廷根大学和牛津大学。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！