神秘的石林–类似于树木的尖锐岩层–由“糖果森林”解释

这张伪彩色的照片显示了许多溶解在水中的糖果尖峰的“森林”。糖果最初是一个带有孔的固体块，溶解过程将其重塑成指甲床的形式。

石林-类似于在中国，马达加斯加和全球许多其他地方的人口众多的树木类似的尖锐岩层-像神秘的雄伟壮丽一样，是由不确定的力量创造出来的，这些力量赋予了它们形状。

该视频显示了一个实验，在实验中，一块溶解的糖果形成了一系列尖锐的尖峰。块开始于内部毛孔，完全浸入水中，在坍塌之前溶解并变成了“糖果森林”。

这张照片显示了单个糖果尖峰溶解在水中。将微粒添加到水中以追踪水流，然后从上方照亮绿色激光片。这张经过时间曝光的照片显示了人体附近重的富含糖分的液体在重力作用下向下沉时所产生的流动。

一组科学家现在就如何创建这些自然结构提供了新的思路。最新一期美国国家科学院院刊（PNAS）杂志报道了其研究成果，也为制造尖头结构提供了希望，例如科研和医学所需的微针和探针。程序。

纽约大学库兰特数学科学学院副教授，论文的共同作者之一莱夫·里斯特罗夫（Leif Ristroph）说：“这项工作揭示了一种机制，解释了这些尖锐的岩石尖塔是几个世纪以来的奇迹之源。”作者。“通过一系列的模拟和实验，我们展示了流动的水如何刻蚀地貌中的超尖峰。”

研究人员包括库兰特学院（Courant Institute）教授迈克尔·雪莱（Michael Shelley）在内，他们指出，这项研究还阐明了一种机制，可以解释岩溶中尖锐的岩石尖顶的流行-这种岩溶是由诸如石灰石之类的岩石溶解形成的地形。

在他们的研究中，科学家们通过数学模型和计算机模拟，随着时间的流逝，模拟了这些尖峰的形成，这些模拟考虑了溶解如何产生流动以及这些流动如何影响溶解并因此改变了地层的形状。

为了确认模拟的有效性，研究人员在纽约大学应用数学实验室进行了一系列实验。在这里，科学家通过创建糖基尖峰，模仿组成喀斯特和类似地形的可溶性岩石并将其浸没在水箱中，来复制这些自然结构的形成。有趣的是，由于溶解过程本身产生了刻蚀尖峰所需的流型，因此不必强加任何流量。

该视频显示了通过实验和仿真对单个溶出柱的形状展开进行的并排比较。两种方法都表明，最初光滑的顶点被雕刻成超锐利的尖峰。

实验结果反映了仿真结果，从而支持了研究人员模型的准确性（请参见下面的驱动器中的“ Video2ExperimentSimulation”）。作者推测，当矿物被淹没在水中时，这些相同的事件也会发生，尽管速度要慢得多，但后来又消退，露出石峰和石林。

参考：金兹·麦克·黄，约书亚·唐，迈克尔·雪莱和莱夫·里斯特罗夫在自然对流溶解作用下雕刻的超尖峰，2020年9月8日，美国国家科学院院刊。DOI：
10.1073 / pnas.2001524117

该论文的其他合著者包括研究期间的纽约大学博士生Jinzi Mac Huang和研究期间的纽约大学本科生Joshua Tong。

该研究得到了美国国家科学基金会（CBET-1805506）的资助。