Ученые построили математическую модель образования на сталактитах периодических утолщений - кренуляций. Их анализ позволит оценить динамику объема древних осадков. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, ее краткое содержание приводится на сайта Американского физического общества.
Поверхность сталактитов редко бывает гладкой - обычно на ней присутствуют разнообразные узоры. Они часто представляют собой периодические утолщения шириной 5-10 миллиметров - кренуляции. Утолщения образуются из-за неравномерного выпадения в осадок карбоната кальция по мере движения воды по сталактиту. Почему возникающие неравномерности носят периодических характер, было не вполне понятно.
Ранее ученые уже предлагали объяснения периодических узоров на сталактитах, однако в их моделях периодичность утолщений была неустойчивым событием. Модели предсказывали возможность их спонтанного исчезновения, чего не наблюдается в реальности.
Авторы настоящей статьи предложили более подробную модель, учитывающую не только проходящие в воде химические процессы, но и динамику потоков жидкости на поверхности сталактитов. Было показано, что большая часть карбоната выпадает на верхней стороне кренуляции и вымывается с нижней, поэтому со временем кренуляции "движутся" вверх - в сторону, противоположную потоку воды.
Скорость движения утолщений не зависит ни от температуры в пещере, ни от концентрации в ней углекислого газа. Единственное, что влияет на эту скорость - объем воды, проходящий по сталактиту. Он, в свою очередь, зависит от уровня осадков на данной территории.
Ученые считают, что проанализировав распилы сталактитов, можно будет узнать скорость движения кренуляций, и, соответственно, объем выпавших осадков. Эта информация будет очень полезна для палеоклиматологов. Авторы подчеркивают, что для оценки применимости предложенного метода сначала потребуются обширные независимые данные, которые позволят провести его необходимую калибровку.
Ранее другая группа ученых построила модель образования кренуляций на сосульках. Их смещение со временем также зависело от потока жидкости на поверхности льда.