p Círculos de pedras em Svalbard, Noruega. Cada círculo mede cerca de 10 pés, ou 3 metros, entre. Uma nova pesquisa fornece uma visão sobre como esses recursos se formam em rochas, paisagens sujeitas a geadas. Crédito:Bernard Hallet / Universidade de Washington
p A natureza está cheia de padrões repetitivos que fazem parte da beleza do nosso mundo. Uma equipe internacional, incluindo um pesquisador da Universidade de Washington, usou ferramentas modernas para explicar padrões repetidos de pedras que se formam em paisagens frias. p O novo estudo, publicado em 5 de outubro no
Proceedings of the National Academy of Sciences , usa ferramentas experimentais para mostrar como agulhas de gelo crescendo aleatoriamente em solo congelado podem mover rochas gradualmente para regular, padrões de repetição. O time, com base principalmente na China e no Japão, usa uma combinação de novos experimentos e modelagem de computador para descrever esses recursos marcantes com novos insights teóricos.
p "A presença desses padrões incríveis que se desenvolvem sem qualquer intervenção de humanos é bastante impressionante na natureza, "disse o co-autor Bernard Hallet, um professor emérito da UW de ciências terrestres e espaciais e membro do Quaternary Research Center. "É como um jardim japonês, mas onde está o jardineiro? "
p Hallet é especialista em estudar os padrões que se formam nas regiões polares, alta montanha e outros ambientes frios. Uma das razões para os padrões é o gelo de agulha. Conforme a temperatura cai, a umidade contida no solo cresce em pontas de cristais de gelo que se projetam do solo.
p "Quando você sai para o quintal depois de uma noite gelada e sente um aperto no pé, você provavelmente está andando no gelo de agulhas, "Hallet disse.
p Labirintos de pedras em Svalbard, Noruega. Os padrões de labirinto se formam onde as pedras estão em uma inclinação suave. Uma nova pesquisa fornece uma visão sobre como esses recursos se formam em rochas, paisagens sujeitas a geadas. Crédito:Bernard Hallet / Universidade de Washington
p À medida que o gelo da agulha se forma, ele tende a empurrar as partículas do solo, e se houver algum, Pequenas pedras. Mais gelo pode se formar em manchas de solo descoberto em comparação com áreas cobertas de rochas, Hallet disse. As agulhas de gelo irão deslocar ligeiramente quaisquer pedras restantes na região de barer. Ao longo dos anos, as pedras começam a se agrupar em grupos, deixando as manchas nuas essencialmente livres de pedras.
p "Esse tipo de crescimento seletivo envolve feedbacks interessantes entre o tamanho das pedras, a umidade do solo e o crescimento das agulhas de gelo, "Hallet disse.
p Hallet já havia revisado outro artigo científico do primeiro autor Anyuan Li, anteriormente na Shaoxing University e agora na University of Tsukuba no Japão. Os dois começaram uma colaboração que combina a experiência de longa data de Hallet na investigação de padrões na natureza com a experiência de Li e de seus colaboradores em ciência experimental e modelagem computacional.
p O autor sênior Quan-Xing Liu, da East China Normal University, usa trabalho de campo e experimentos de laboratório para entender os padrões auto-organizados da natureza. Para este estudo, a configuração experimental era um quadrado plano de solo úmido com pouco mais de 1 pé de cada lado (0,4 metros) que começava com pedras uniformemente espaçadas na superfície. Os pesquisadores realizaram o experimento em 30 ciclos de congelamento e descongelamento. Ao final desse tempo, padrões regulares começaram a aparecer.
p Linhas no Havaí. Ciclos repetidos de congelamento e descongelamento criam linhas quando as pedras estão em terreno com declive mais acentuado. Uma nova pesquisa fornece uma visão sobre como esses recursos se formam em paisagens sujeitas a geadas. Crédito:Bernard Hallet / Universidade de Washington
p "Os vídeos são impressionantes, e mostram que o gelo simplesmente sobe e em um único ciclo empurra pedras para cima e as move ligeiramente para o lado, "Hallet disse." Por causa desses experimentos e as habilidades dos indivíduos envolvidos para analisar esses resultados, temos muito mais tangível, descrições quantitativas desses recursos. "
p Outras experiências analisaram como o padrão mudou dependendo da concentração de pedras, a inclinação do terreno, e a altura das agulhas de gelo, que também é afetado pela concentração de pedra. Com base nesses resultados, os autores escreveram um modelo de computador que prevê quais padrões aparecerão dependendo da concentração de pedras na superfície propensa a congelamento.
p Dois modelos de computador diferentes prevêem a distribuição de longo prazo de pedras em solo congelante, dependendo da concentração inicial das pedras. A coluna da esquerda começa com 20% de cobertura de pedra, que cria ilhas, mostrado aqui em branco; as linhas do meio têm 30% e 40% de cobertura de pedra, que cria labirintos e formas semelhantes a vermes; e a quarta coluna é de 80% de cobertura de pedra, que não dá nenhum padrão. A coluna da direita mostra 20% de cobertura de pedra em um terreno ligeiramente inclinado; as pedras tendem a formar linhas. Crédito:Li et al./PNAS
p Outros co-autores do novo estudo são Norikazu Matsuoka, da Universidade de Tsukuba; Fujun Niu, da South China University of Technology; Jing Chen e Wensi Hu na East China Normal University; Desheng Li, da Universidade Shanghai Jiao Tong, na China; Johan van de Koppel, da Universidade de Groningen, na Holanda; e Nigel Goldenfeld da Universidade da Califórnia, San Diego.
