La naturaleza está llena de patrones repetidos que son parte de la belleza de nuestro mundo. Un equipo internacional, incluido un investigador de la Universidad de Washington, utilizó herramientas modernas para explicar patrones repetidos de piedras que se forman en paisajes fríos.
El nuevo estudio, publicado el 5 de octubre en la Actas de la Academia Nacional de Ciencias , utiliza herramientas experimentales para mostrar cómo las agujas de hielo que crecen al azar en el suelo congelado pueden mover gradualmente las rocas en patrones regulares y repetidos. El equipo, con sede principalmente en China y Japón, utiliza una combinación de experimentos novedosos y modelos informáticos para describir estos sorprendentescaracterísticas con nuevos conocimientos teóricos.
"La presencia de estos patrones asombrosos que se desarrollan sin ninguna intervención de los humanos es de naturaleza bastante sorprendente", dijo el coautor Bernard Hallet, profesor emérito de ciencias de la Tierra y el espacio de la Universidad de Washington y miembro del Centro de Investigación Cuaternario.un jardín japonés, pero ¿dónde está el jardinero? "
Hallet se especializa en estudiar los patrones que se forman en las regiones polares, las altas montañas y otros ambientes fríos. Una de las razones de los patrones es el hielo en forma de aguja. A medida que baja la temperatura, la humedad contenida en el suelo se convierte en picos de cristales de hielo.que sobresalen del suelo.
"Cuando sales al patio trasero después de una noche helada y sientes un pequeño crujido debajo del pie, probablemente estés caminando sobre hielo de aguja", dijo Hallet.
A medida que se forma el hielo en forma de aguja, tiende a empujar las partículas del suelo y, si hay alguna, piedras pequeñas. Se puede formar más hielo en forma de aguja en parches de suelo desnudo en comparación con las áreas cubiertas de rocas, dijo Hallet. Las agujas de hielo desplazarán ligeramente cualquierpiedras restantes en la región más desnuda. Con el paso de los años, las piedras comienzan a agruparse en grupos, dejando los parches desnudos esencialmente libres de piedras.
"Ese tipo de crecimiento selectivo implica retroalimentaciones interesantes entre el tamaño de las piedras, la humedad en el suelo y el crecimiento de las agujas de hielo", dijo Hallet.
Hallet había revisado previamente otro artículo científico del primer autor Anyuan Li, anteriormente en la Universidad de Shaoxing y ahora en la Universidad de Tsukuba en Japón. Los dos comenzaron una colaboración que mezcla la experiencia de Hallet en la investigación de patrones en la naturaleza con los antecedentes de Li y sus colaboradores.en ciencia experimental y modelado por computadora.
El autor principal Quan-Xing Liu de la Universidad Normal del Este de China utiliza el trabajo de campo y los experimentos de laboratorio para comprender los patrones autoorganizados en la naturaleza. Para este estudio, la configuración experimental fue un cuadrado plano de suelo húmedo un poco más de 1 pie de cada lado 0,4 metros que comenzó con piedras espaciadas uniformemente en la superficie. Los investigadores llevaron a cabo el experimento a través de 30 ciclos de congelación-descongelación. Al final de ese tiempo, habían comenzado a aparecer patrones regulares.
"Los videos son bastante llamativos y muestran que el hielo simplemente sube y en un solo ciclo empuja piedras hacia arriba y las mueve ligeramente hacia un lado", dijo Hallet. "Debido a esos experimentos y las habilidades de los individuosinvolucrados para analizar esos resultados, tenemos descripciones cuantitativas mucho más tangibles de estas características. "
Otros experimentos observaron cómo cambiaba el patrón según la concentración de piedras, la pendiente del suelo y la altura de las agujas de hielo, que también se ve afectada por la concentración de piedras. Con base en esos resultados, los autores escribieron una computadoramodelo que predice qué patrones aparecerán dependiendo de la concentración de piedras en la superficie propensa a las heladas.
Otros coautores del nuevo estudio son Norikazu Matsuoka en la Universidad de Tsukuba; Fujun Niu en la Universidad de Tecnología del Sur de China; Jing Chen y Wensi Hu en la Universidad Normal del Este de China; Desheng Li en la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China;Johan van de Koppel en la Universidad de Groningen en los Países Bajos; y Nigel Goldenfeld en la Universidad de California, San Diego.
La investigación fue financiada por el programa de Investigación y Expedición Científica de la Segunda Meseta Tibetana; la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia; la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China; la Academia China de Ciencias; y el Consejo de Becas de China.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Hannah Hickey. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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