Giải mã bí ẩn “rừng đá” Thạch Lâm ở Trung Quốc

Nhà vật lý thực nghiệm Leif Ristroph từ Đại học New York cho biết: “Thông qua một loạt các mô phỏng và thí nghiệm, chúng tôi đã khám phá ra cách nước chảy tạo ra các gai cực kỳ sắc nét trong các địa hình”.

Mặc dù có thể mất nhiều thập kỷ hoặc thế kỷ để một khu rừng đá thực sự hình thành, nhưng nhờ các thí nghiệm có thể được quan sát chỉ trong vài giờ với một chất tương tự phù hợp. Trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng… kẹo.

Rừng đá là một ví dụ điển hình về địa hình Karst, nhưng các điều kiện thủy văn làm sắc nhọn các ngọn của rừng đá của chúng có thể được mô phỏng trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng công thức thực hiện trong… nhà bếp gồm đường ăn, xi-rô ngô, và nước.

Nếu làm theo đúng tỷ lệ sẽ tạo nên một thứ được gọi là kẹo cứng, bao gồm khoảng 99% hàm lượng đường. Khi một khối kẹo có bề mặt nhẵn này được ngâm trong nước rồi lấy ra, các nhà nghiên cứu quan sát thấy nó dần dần tan thành một mảng gai nhọn trong khoảng thời gian khoảng 2 giờ.

"Các hình chóp nhọn như kim, cũng như các mảng hình chóp giống như móng tay, nổi lên mạnh mẽ từ sự hòa tan của các chất rắn với hình dạng ban đầu mịn. Mặc dù ban đầu chất lỏng tĩnh lặng và không có dòng chảy bên ngoài nào ảnh hưởng, nhưng các dòng chảy dai dẳng được tạo ra dọc theo ranh giới rắn khi chất lỏng đậm đặc, chứa nhiều chất tan giảm xuống dưới tác động của trọng lực”, các nhà khoa học giải thích.

Trong một thí nghiệm riêng biệt, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng quá trình này trong một mô hình toán học cho thấy rằng các hình tháp tự điêu khắc dẫn đến quá trình hòa tan, do các dòng đối lưu tự nhiên cuối cùng tăng cường tốc độ hòa tan trong một vòng phản hồi làm cho các mảnh vỡ sắc nét hơn thay vì mờ đi.

Về cách thức mà quá trình tương tự tạo ra các khu rừng đá trong thế giới thực, nhóm nghiên cứu cho rằng các lỗ hoặc khe nứt chứa đầy chất lỏng trong đá xốp có thể hoạt động như các đường dẫn cho cùng một loại dòng chảy, với các lỗ nhỏ mở rộng khi bề mặt của chúng tan ra và cuối cùng là sinh ra các cột đá nhọn như ở rừng đá Thạch Lâm.

“Các mảng hình thành thông qua sự mở rộng không đáng kể của các lỗ rỗng. Sự sắp xếp ban đầu của chúng tạo ra mô hình của các đỉnh và một quá trình tương tự đối với các khu rừng đá được cho là bắt đầu bởi các cột thẳng đứng giữa các khe nứt giao nhau”, các nhà nghiên cứu thông tin.

Trong bối cảnh phòng thí nghiệm, với một khối kẹo được tạo hình sẵn, kết quả tạo ra một mảng gai gọn gàng và đối xứng, nhưng như các khu rừng đá thực tế cho thấy thứ tự tương tự lại không rõ ràng khi quá trình này diễn ra trong thế giới thực tạo ra vô số hình dạng nổi bật và bất ngờ.

Nhóm nghiên cứu giải thích: “Các vị trí lỗ rỗng dự kiến ​​sẽ tạo ra các mảng hình chóp lộn xộn có chu vi và chiều cao khác nhau, chúng có thể gần giống với hình chóp tự nhiên của rừng đá”.