图案化的冻土通过重力和时髦的物理原理形成形状

冻土的一个神秘特征可以部分地用非牛顿流体物理学来解释。输入欧不裂。

来源:Eos杂志

北极地区有冻土的山坡可以呈现一系列几何图案,从圆形和条纹到多边形图案的地面。它们还可能具有泥流图案,或者是部分融化的永久冻土滑落并沿着斜坡流下时留下的痕迹。沙流图案看起来像是平坦的梯田土壤(像一个大楼梯)和梯田底部的圆形土壤瓣的配对。

随着气候变化加快了冻土融化的速度,了解这些模式的形成对于预测和修复北极环境中不稳定的斜坡非常重要。它也可能有助于了解火星过去的气候,因为科学家在火星表面发现了类似的模式。但固体流动模式无法解释,在一项新研究中,格莱德等人使用数学和物理模型以及遥感来解释它们是如何形成的。

冰土移动非常缓慢,每年仅移动毫米到厘米,并且行为方式复杂,有时像流体,有时像固体。这种复杂性是由于水和温度的季节性变化以及土壤的基本物理特性造成的。

研究人员排除了其他常见的流体类似物,包括从墙上滴下的油漆、折叠熔岩中出现的弯曲不稳定性以及滚波;查阅土壤文献;运行基于物理的阶地和波瓣形成计算机模型;并运行不同流体行为的数学模型。毕竟,他们最终找到了一个合适的类比:欧不裂中形成的波浪,这是一种由玉米淀粉与水混合而成的非牛顿流体。它的速度在不同的压力下会发生变化,与直觉相反的是,你越用力推动它,移动就越困难。

研究人员指出,这仍然不是完美的选择。欧不裂波仅反映流变学,或相关土壤(或流体)的物质组成。现实世界的冻土比玉米淀粉和水的简单混合物更复杂。

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