Міні-піщані дюни утворюються внаслідок відскоку піску від твердих поверхонь. Нова модель пояснює їх зростання як на Землі, так і на Марсі. Нове дослідження,проведене Саутгемптонським університетом у співпраці з дослідницькими інститутами Франції, показало, як утворюються міні-піщані дюни на пляжах та в пустелях.
Хоча формування великих пустельних дюн добре вивчене, існуючі теорії не змогли пояснити, як виникають менші за розміром дюни, подібні до тих, що зазвичай можна побачити під час пляжного відпочинку. Результати дослідження, опубліковані в журналі PNAS, проливають світло на те, як ці так звані «протодюни» формуються на Землі, а також можуть дати уявлення про подібні утворення на Марсі та інших планетах.
Чому традиційна теорія дюн є недосконалою
«Це ті дрібніші піщані утворення, які люди бачили б, як формуються на їхніх очах на пляжі, перш ніж вітер припиняється або хвилі змивають їх», — каже професор Джо Нільд з Університету Саутгемптона, який керував дослідженням.
«Теорія про те, як утворюються великі хвилясті дюни, які ви можете собі уявити в пустелі Сахара, припускає, що у вас є майже необмежена кількість м’якого, сухого піску, який піднімається та відкладається вітром. Але це не враховує, як ці маленькі дюни формуються на вологих поверхнях, таких як пляж або на твердих гравійних ділянках».
Протодюни було складно детально вивчати, оскільки вони невеликі, часто лише кілька сантиметрів заввишки, і вони швидко формуються та ростуть, досягаючи шести сантиметрів у висоту всього за 30 хвилин. Вони також можуть зникати так само швидко, як і з’являються.
Лазерне сканування фіксує формування дюн у режимі реального часу
Міжнародна дослідницька група, до складу якої входили члени з Саутгемптона, Парижа, Оксфорда, Лафборо, Іллінойсу та Денвера, вперше змогла зафіксувати, як формуються ці маленькі дюни, використовуючи лазерне сканування високої роздільної здатності в Намібійській пустелі. Вони виявили, що пісок, який рухається по твердіших, більш ущільнених поверхнях, підстрибує вище та більше переноситься вітром. Як тільки він потрапляє на м’якшу, хвилясту поверхню, пісок накопичується.
Професор Нільд сказав: «На цих поверхнях пісок не просто котиться по землі, він підстрибує приблизно на метр, і тому відбувається поступовий перехід, коли зерна відчувають зміну поверхні від ущільненої до хвилястої».
«Як тільки починають формуватися горби, це впливає на режим вітру, додаючи більше піску та допомагаючи дюні зростати, як це відбувається у великих дюнах».
Нова комп’ютерна модель симулює ріст дюн
Цю нову теорію, разом з отриманими даними високої роздільної здатності, розробили співавтори в Парижі для створення комп’ютерної моделі динаміки, що відбувається. Цікаво, що модель може точно відтворити те, що дослідники спостерігали у своїх польових дослідженнях у посушливих умовах, таких як Намібія, а також у вологих умовах Колорадо та Норфолку. Модель також дозволяє команді налаштовувати різні параметри, такі як кількість піску та вітру, щоб зрозуміти різні сценарії.
Модель пояснює ріст та ерозію
Професор Філіп Клоден, співавтор статті з Французького національного центру наукових досліджень (CNRS), сказав: «Модель може майже ідеально відтворити те, що ми бачимо в наших польових даних. Цікаво, що ми бачимо подібні закономірності в посушливих районах з гравієм та прибережних районах, де є волога».
«Використовуючи модель, ми можемо побачити, що якщо вітри справді сильні, дюни ставатимуть все більшими й більшими, тоді як якщо піску надходитиме небагато, протодюна розмиватиметься та зникне».
Ці протодюни не є унікальними для Землі. Дослідницька група зараз вивчає, як утворюються міні-дюни на Марсі.
«Ми дуже раді побачити, як те, чого ми навчилися на Землі, можна застосувати на Марсі, а також зрозуміти подібності та відмінності між протодюнами на двох планетах», — каже професор Нільд.
