Strašidelná dokonalosť „Zen Stones“: Ako skaly udržiavajú rovnováhu na ľadových stĺpoch

Zenový kameň pri jazere Bajkal. (Taberlet & Plihon, PNAS, 2021, s láskavým dovolením Stas Tolstnev)

Na zamrznutej hladine jazera Bajkal na Sibíri príroda robí umenie.

Tam, na zamrznutom jazere, možno nájsť kamene balansujúce na úzkych podstavcoch ľadu v plytkých dutinách, ako keby boli starostlivo vytesané a umiestnené. Tieto sa nazývajú „zenové kamene“ a vedci konečne prišli na to, ako tieto formácie vznikajú – reprodukovaním tohto javu v laboratóriu.

Fyzici zistili, že kameň funguje ako akýsi dáždnik, ktorý zatieni len malý stĺpec ľadu pred slnečným žiarením a bráni mu v sublimácii, čo vedie k tenkej štruktúre ľadu podopierajúcej kameň.



Navyše, ďaleko infračervené žiarenie čierneho tela samotného kameňa vytvára plytčinudepresieokolo základne stĺpa.

„Zenové kamene sú fascinujúce prírodné stavby pozostávajúce z kameňa stojaceho na štíhlom ľadovom podstavci, ktorého pôvod bol dlho nepochopený,“ fyzici Nicolas Taberlet a Nicolas Plihon z Francúzskeho národného centra pre vedecký výskum vo Francúzsku. vysvetliť v ich novom štúdiu.

'Preukázali sme, že sú spôsobené zmenou rýchlosti sublimácie okolitého ľadu, čo vedie k pomalému vytváraniu podstavca, čím sa pridáva k veľmi málo správam o vytváraní vzorov poháňaných sublimáciou.'

'Pochopenie tohto procesu vrhá svetlo na iné diferenciálne ablačné procesy vyskytujúce sa na ľadových povrchoch, ako sú ľadovce pokryté troskami, ktorých existencia je ohrozená globálnym otepľovaním, a ľadové telesá vo vesmíre.'

Zenové kamene v prírode a tímový experiment. (Taberlet & Plihon, PNAS, 2021)

Zenové kamene vyzerajú neuveriteľne krásne, čo viedlo k virálnemu zdieľaniu s obrázkovými príspevkami na populárnych webových stránkach pripisovanie jav k veterná erózia .

Ako však poznamenávajú Taberlet a Plihon, tieto útvary nevykazujú žiadne známky mechanického opotrebovania, ktoré by súviselo s abláciou vetra; a zenové kamene možno dokonca nájsť v jaskyniach, čo poskytuje určitú úroveň ochrany pred živlami.

Výskumníci sa snažili preskúmať mechanizmy tvorby týchto ľadových podstavcov obnovením procesu vo vákuovej komore v laboratóriu. Hliníkový disk predstavujúci kameň bol umiestnený na blok ľadu, ktorý potom sublimoval pod infračerveným žiarením čierneho telesa zo stien komory.

V neprítomnosti hliníkového disku ľad sublimoval izotropne (rovnomerne), čím napodobňoval izotropiu difúzneho slnečného svetla za zamračeného dňa. Keď bol disk umiestnený na ľad, vedci pozorovali vytváranie podstavca, aj keď zámerne zrýchleným tempom - v prírode môže proces formovania trvať niekoľko týždňov.

V laboratóriu sa tvorí „zenový kameň“. (Taberlet & Plihon, PNAS, 2021)

Potom použili numerické modelovanie, ktoré im pomohlo pochopiť, čo sa deje. To odhalilo, že difúzne slnečné žiarenie sublimuje povrch ľadu - to znamená, že ho premieňa priamo na paru a obchádza kvapalné štádium.

Prítomnosť horniny však vedie k nerovnomernej rýchlosti sublimácie. Hornina pôsobí ako akýsi dáždnik, pričom tenký stĺpik, ktorý je najviac chránený pred žiarením, sublimuje ako posledný.

Dutina v základni stĺpa – podľa vedcov sa prispôsobovala tvaru skaly – bola trochu mätúca. Taberlet a Plihon však dokázali, že tieto sú formované ďaleko infračerveným žiarením čierneho telesa, ktoré vyžaruje samotný kameň, ktorý vyžaruje v teplotnom rozsahu -20 až 0 stupňov Celzia.

„Zatiaľ čo efekt dáždnika je dominantný vzhľadom na celkovú dynamiku zenových kameňov, infračervené žiarenie vyžarované kameňom je nevyhnutným sekundárnym efektom, ktorý vytvára depresie okolo podstavca,“ píšu vo svojich novinách .

To sa podľa vedcov veľmi líši od vytvorenia veľmi podobne tvarovanej, ale oveľa väčšej prírodnej štruktúry – ľadovcové tabuľky . Tie vznikajú, keď priame slnečné svetlo roztopí ľad okolo veľkého kameňa, čím vznikne objekt, ktorý vyzerá veľmi ako stôl.

„Ľadovcové stoly sa tvoria, pretože hornina môže pôsobiť ako tepelný izolátor, a preto sú jej tepelné vlastnosti (vodivosť a špecifické teplo) kľúčové. Záver je presne opačný pre zenové kamene, ako ukázali naše experimenty,“ vysvetľujú výskumníci .

„Navyše, keďže vedenie tepla v ľadovcových doskách je rozhodujúce, existuje minimálna hrúbka (závisí od materiálu), pod ktorou kameň klesá hlboko do ľadu namiesto toho, aby vytvoril stôl. Tento režim nemožno dodržať v podmienkach, kde sa tvoria zenové kamene, a dokonca aj veľmi tenký kameň povedie k ľadovému podstavcu.“

Výskum bol publikovaný v r PNAS .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.