Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, выявляет механизм, способствующий формированию заостренных скал, известных как каменные леса.

Чтобы показать, как вода может создавать такие формы, команда математиков создала моделирование и провела эксперимент с помощью блоков сахара. Авторы считают, что этот механизм можно будет использовать для создания острых конструкций, таких как микроиглы и зонды, необходимые для научных исследований и медицинских процедур.

Высокие и заостренные каменные пики резко контрастируют со сглаженными формами и неглубокими склонами, обычно связывающимися с эрозией и выветриванием. Когда такие макушки создают большие массивы, их называют каменными лесами. То, что такие формы рельефа встречаются во всем мире, свидетельствует о надежных механизмах, лежащих в основе их развития. Эти структуры являются примерами карстовых формаций, образующихся вследствие растворения минералов в воде, но экологические и гидрологические условия, необходимые для их формирования, оставались невыясненными.

Геоморфологические исследования подробно описали богатую историю развития каменных лесов, которая включает, в частности, периоды полного или частичного погружения под воду, захоронения под рыхлыми осадками и влияние поверхностной эрозии. Хотя такие поверхностные элементы как каналы и канавки, наверное, связаны с дождевым стоком, неясно, как именно их форма развивалась до этих процессов. Кроме того, каменные леса были обнаружены захороненными под рыхлыми осадками. Это позволяет предполагать, что эрозия поверхности не является существенной силой при формировании таких пиков. Минеральные шпили могут являться результатом полного погружения под воду с последующим дренажем, хотя степень развития формы на этих стадиях неясна.

Учитывая неопределенность того, какие факторы являются наиболее критическими, изучению формирования таких рельефов могут помочь лабораторные эксперименты. Сначала исследователи проверили, как формируются вершины с помощью математического и компьютерного моделирования, которые учитывали, как растворение минералов в воде формирует потоки и как эти потоки влияют на форму рельефа.

Чтобы подтвердить обоснованность своих моделирований, ученые провели серию экспериментов, повторяющих образование этих природных структур. Они имитировали растворение породы с помощью блоков сахара. Оказалось, что этот процесс создавал схемы потоков, необходимые для формирования пиков.

Таким образом, результаты эксперимента отражали результаты моделирования. Авторы предполагают, что такой же процесс происходит, когда скалы погружаются под отступающую впоследствии воду, обнаруживая каменные леса.