冰凍景觀中自然編織的石頭圖案

朱崇愷

挪威斯瓦爾巴群島的天然石頭圈，每個l4mB11mUPJRWsMA8tNsibg==圓圈大約有3米寬

大自然中充滿重復的模式，這些模式是世界之美的一部分。一個國際團隊結合新穎的實驗和計算機建模，使用現代工具來解釋寒冷景觀中形成的重復石頭模式。美國華盛頓大學地球與空間科學名譽教授伯納德·哈萊特 （Bernard Hallet）說：“這些在沒有人類干預的情況下形成的驚人模式，在自然界中非常引人注目。”

哈萊特專門研究土壤在極地、高山和其他寒冷環境中形成的模式。圖案的形成原因之一是針冰。隨著溫度的下降，土壤中所含的水分會長成從地面伸出的冰晶尖峰。隨著針冰的形成，它往往會推起土壤顆粒以及小石頭。

華東師范大學生態與環境科學學院的劉權興教授，通過田野調查和實驗室實驗來解釋自然界中的自組織模式。實驗裝置是一塊平坦的潮濕土壤，邊長0.4 米。研究人員進行30次凍融循環的實驗后，規則的模式開始出現。這個實驗進一步研究了圖案如何根據石頭的濃度、地面的坡度和針冰的高度而變化，針冰的高度如何受石頭濃度的影響等。基于這些結果，研究人員成功編制計算機模型，能根據易凍表面上石頭的濃度，預測出現的圖案樣式。