O leitoso, a textura lisa do vidro da praia evoca uma história de transporte turbulento, bordas ásperas desgastadas para produzir curvas. As mesmas características suaves podem ser vistas nas rochas dos rios e nas areias das dunas.

Combinando modelos matemáticos com experimentos de laboratório e medições de campo de um rio, um oceano, e um campo de dunas, uma equipe liderada pelo geofísico da Universidade da Pensilvânia Douglas J. Jerolmack descobriu que os mesmos processos gerais guiam o arredondamento desses diversos tipos de partículas. Eles relataram suas descobertas no jornal Avanços da Ciência .

"Mostramos aquela areia levada pelo vento, seixos de rio, e seixos trabalhados pelas ondas ao redor da mesma maneira, colidindo, "Jerolmack diz." E, mais importante, mostramos como a natureza seleciona as condições que levam a esse comportamento universal. "

Os modelos matemáticos que explicam a universalidade desta evolução foram criados nas últimas décadas, no esforço de provar a conjectura de Poincaré, um grande avanço na matemática pura. Acontece que as mesmas equações têm um segundo, interpretação não menos interessante como modelos para a evolução da forma natural.

O desenvolvimento dessa generalidade sobre como as partículas redondas pode ajudar os cientistas a juntar as peças da história de outras partículas, uma estratégia que Jerolmack e colegas usaram para reconstruir a história do transporte de seixos em Marte em um artigo de 2015 da Nature Communications que afirmou a probabilidade de água líquida naquele planeta.

O trabalho também pode permitir que os pesquisadores rastreiem os pedaços de sedimento que se separam de partículas maiores. Pequeno mas poderoso, esses grãos constroem pântanos, várzeas, e praias, afetando tudo, desde a resiliência a furacões até a produtividade agrícola.

A equipe de pesquisa, que incluía Gábor Domokos, um matemático da Universidade de Tecnologia e Economia de Budapeste, e Tímea Novák-Szabó, um pesquisador de pós-doutorado que passou um tempo nos laboratórios de Jerolmack e Domokos, já havia ponderado como as rochas do rio eram arredondadas. Em estudos anteriores, eles mostraram que essas partículas primeiro se tornam suaves ao ricochetear no leito de um rio, seus cantos afiados lascando, e, em seguida, tornam-se menores à medida que continuam a colidir com outras partículas.

No novo trabalho, eles mostram como a geometria simples prevê uma evolução de forma comum para a maioria dos sedimentos, sejam eles grãos de areia soprados pelo vento, blocos de calcário colidindo em um tambor rotativo em um laboratório, ou seixos batidos pelas ondas do mar.

Usando conjuntos de dados das dunas de White Sands do Novo México, um leito de rio porto-riquenho, uma praia italiana, e o laboratório de Domokos, os pesquisadores mostraram que sua premissa era verdadeira:colisões com outras partículas fizeram com que todas essas partículas se arredondassem de maneira idêntica.

As semelhanças surgem devido às restrições de que as partículas que viajam ao longo de um leito - seja um rio, uma duna, ou um oceano - compartilhe. Essas partículas, os pesquisadores descobriram, tendem a se originar em formas alongadas, colidir com partículas de tamanhos semelhantes, e fazê-lo com um nível de força que favorece a lascagem de pequenos fragmentos de sedimento, em oposição a forças maiores que podem fazer com que uma partícula se fragmente em grandes pedaços, ou forças fracas que desgastariam uma superfície como uma lixa.

Com esta regra geral agora em mãos, os pesquisadores têm as ferramentas matemáticas de que precisam para reconstruir a história do transporte de qualquer partícula de sedimento com base em sua forma, melhorando sua capacidade de prever a evolução da paisagem ao longo do tempo.