Badania opublikowane w „Proceedings of the National Academy of Sciences” jako pierwsze pokazują, w jaki sposób powstają kamienne wzory, które możemy podziwiać w różnych regionach świata. Kluczowy w tym procesie jest tzw. lód włóknisty – rodzaj kryształów lodowych tworzących się z wód glebowych.

Lód włóknisty – co to jest i jak powstaje?

Lód włóknisty zazwyczaj przypomina dywan składający się z tysięcy lodowych igieł, które wyrastają pionowo wprost z ziemi. Do ich powstania zwykle dochodzi wtedy, kiedy podłoża nie pokrywa śnieg, a między temperaturą wilgotnej gleby a temperaturą powietrza występują znaczne różnice.

Poszczególne „włókna” zaczynają tworzyć się w glebie i rosną ku górze. Do podstawy kryształu przyczepiają się kolejne, mniejsze kryształki oraz kawałki gleby, powodując jego wzrost. Jeśli warunki są sprzyjające, włókna mogą osiągnąć wysokość ok. 4–5 cm.

Lód włóknisty / (fot. Wikipedia Commons)

Choć mogą wyglądać pięknie, ich wpływ na ekosystem jest zdecydowanie niekorzystny. Pnąc się z wnętrza gleby na powierzchnię, uszkadzają nory zwierząt i korzenie roślin, utrudniając tym samym ich ponowny wzrost i narażając glebę na erozję.

Lód włóknisty przesuwa kamienie

Nowe badania sugerują, że wyrastające z gleby lodowe igły mogą też przesuwać małe kamienie i fragmenty skał. Z biegiem czasu, gdy lodowych włókien przybywa, kamienie zaczynają koncentrować się w jednym obszarze, tworząc wzór. Zazwyczaj układają się w równoległe pasy, ale zdarza się także, że tworzą przypominające pierścienie kręgi podobne do tych, które można znaleźć w Svalbardzie.

– Praca oficjalnie potwierdza związek między lodem włóknistym a kamiennymi wzorami, o którego istnieniu naukowcy spekulowali od ponad stu lat. Co więcej, może rzucić światło na pochodzenie jeszcze bardziej tajemniczych wzorów znalezionych na Marsie – mówi współautor badań Bernard Hallet, geolog z Uniwersytetu Waszyngtońskiego.

Różne rodzaje wzorów, jakie może tworzyć lód włóknisty / (fot. Proceedings of the National Academy of Sciences)

Hallet zauważa też, że kamienne wzory są o wiele bardziej powszechne, niż można sądzić, i nie ograniczają się jedynie do najzimniejszych regionów. Jednak to właśnie w miejscach pozbawionych roślinności, w których dodatkowo panuje surowy klimat, najłatwiej je zaobserwować. Głównie dlatego, że przez dziesięciolecia tereny takie nie doświadczają ingerencji ludzi, co pozwala na mozolne tworzenie kamiennych obrazów.

Naukowcy wyhodowali własny lód włóknisty

Naukowcy od dawna przypuszczali, że za tworzenie kamiennych wzorów odpowiadają lodowe włókna. Nie wiedzieli jednak, jak lód mógłby tworzyć geometryczne obrazy bez pomocy ludzi. Rozwiązania tej zagadki podjął się zespół naukowców z Waszyngtonu.

Badacze przygotowali próbkę gleby, umieszczając ją w płaskim pudełku o wymiarach 40x40 cm, po czym na jej powierzchni regularnie rozmieścili niewielkie kamienie. Następnie przeprowadzili 30 cykli zamrażania i rozmrażania, pozwalając na tworzenie się i topnienie lodu włóknistego. Przez cały czas obserwowali ruch kamieni.

Wzrastające i zanikające lodowe włókna powoli i prawie niezauważalnie przesuwały kamyki na bok. Pomagały im w tym drobne nierówności terenu, dzięki którym kamienie staczały się w jedno miejsce. Kiedy po kilku cyklach powstał mały kamienny stos, lód nie był już w stanie go poruszyć. Pod koniec eksperymentu naukowcy zauważyli, że na fragmencie gleby zaczął tworzyć się wzór – kamienie połączyły się w stosy, podczas gdy pozostała część pozostała „czysta”.

Ta tendencja do przesuwania się kamieni w kierunku kamienistych obszarów wydaje się bardzo, bardzo silna. Na płaskim terenie kamienie miały tendencję do tworzenia pętli i wirów, a na łagodnym zboczu – do układania się w rzędy – opisuje Hallet.

Podobny proces zachodzi na Marsie

Autorzy badania uważają, że nieco zmodyfikowana wersja tego cyklu może odpowiadać za powstanie wzorów na powierzchni Marsa, które zarejestrował łazik Curiosity. Chociaż marsjańska atmosfera jest bardzo uboga w wodę, to w glebie Czerwonej Planety mogą znajdować się maleńkie kryształki lodu. Ukryte pod powierzchnią mogą topnieć i zamarzać, cyklicznie zmieniając swoją objętość i tym sposobem powodować przesuwanie się drobnych kamieni.

Na Ziemi wzory powstałe w wyniku tak drobnych ruchów mogą pozostawać niezauważone, ale warunki panujące na Marsie sprawiają, że nawet tak niewielkie zmiany są dobrze widoczne.

 

Źródło: Proceedings of the National Academy of Sciences.