科學家終於發現了石林形成的原因

科學家終於發現了石林形成的原因

在一項新的研究中，紐約大學科學家們調查了石林形成過程，這些石柱一旦暴露在空氣中，浸泡在水中的礦物形態就會隨著時間的推移慢慢溶解，自然而然地形成了尖尖的形狀。

紐約大學的實驗物理學家雷夫·里斯特羅夫說：“這項研究揭示了一種機制，解釋了這些尖銳的岩石尖柱是如何形成的。透過一系列模擬和實驗，我們展示了流動的水是如何在地貌上雕刻出這些石林的。”

研究人員發現，雖然真正的石林可能需要幾十年或幾個世紀才能形成，但使用合適的模擬物只需幾個小時就可以觀察到同樣的形態。

糖果尖峰 “森林 ”溶於水中

石林是喀斯特地形的一個例子，在實驗室裡，甚至只是在廚房裡，使用食糖、玉米糖漿和水的配方，就可以模仿出使其岩石尖端變尖的水文條件。

在正確的比例下，這可以製造出一種叫做硬裂糖的東西，它由大約99%的糖含量組成。當一塊塊光滑表面形狀的糖果浸泡在水中，然後取出來時，研究人員觀察到它在大約2個小時的時間裡逐漸溶解成一系列尖銳的尖刺。

實驗動畫

斯特羅夫說：“針狀的尖峰以及指甲床狀的尖峰陣列從具有光滑初始形狀的固體的溶解中穩健地出現，雖然液體最初是靜止的，沒有施加外部流動，但隨著密集的、含有溶質的液體在重力作用下下降，沿著固體邊界產生了持久的流動。”

在另一項實驗中，研究人員在數學模型中模擬了這一過程，證實了在溶解過程中會產生自塑尖頂，這是由於自然對流最終在反饋迴圈中增強了溶解率，使碎片變得更尖銳，而不是更鈍。

至於同樣的過程是如何在現實世界中創造石林的，該團隊認為，多孔岩石中充滿液體的孔隙或裂縫可以作為同樣的流動的通道，小的空洞隨著其表面的溶解而擴大，並最終催生出鋒利的岩石柱。

研究人員在報告中指出：“我們的尖峰陣列是透過溶蝕性的孔隙擴大形成的，其最初的排列設定了尖峰的模式，而類似的石林的發展被認為是由相交裂縫之間的垂直柱子啟動的。”

在實驗室環境中，用一個人為的、預先形狀的糖果塊，結果產生了一個整齊對稱的尖峰陣列。

該研究結果報告發表在《美國國家科學院院刊》上。