Наконец-то найдено объяснение загадочным “камням дзен”
This article by Eos has been officially translated.
Время от времени природа рождает нечто, завораживающее своей хрупкостью. Таковы дзен-камни, которые как бы парят над замерзшими озерами, их масса поддерживается тонкими, иногда почти невидимыми, ледяными пьедесталами. С помощью лабораторных экспериментов и численного моделирования ученые выяснили физические основы формирования дзен-камней. Как выяснилось, ключевую роль играет сублимация льда, что ставит дзен-камни в редкую компанию с другими сублимационными природными объектами, такими как кальгаспоры.
“Даже на Байкале они встречаются редко.”
Лучшее место для поисков камней дзен—это сибирское озере Байкал, где зимой постоянно холодно и сухо, а поверхность озера замерзает. Но вряд ли их можно встретить повсеместно, говорит участник группы Nicolas Taberlet, физик из Лионского университета (Франция). “Даже на Байкале они встречаются редко”.
Необъяснимая красота
In recent years, zen stones have been popularized by nature photographers. Olga Zima, a photographer from Siberia, captured a zen stone on Lake Baikal, which received top honors in the recent “Best Photos of Russia” competition. According to her, this photo evokes a feeling of tranquility and symbolizes the balance of nature.
Несмотря на красоту камней дзен, убедительное объяснение их образования до сих пор не найдено. По словам Jeff Moore, планетарного геолога из Исследовательского центра Эймса (НАСА) в Моффетт-Филде (Калифорния), не принимавшего участия в исследовании, на личных сайтах и в блогах можно найти множество теорий, но эти идеи представляют собой в основном догадки. “Это пустые домыслы”.
В частности, уже долгое время существует идея, что камни дзен образуются при таянии окружающего их льда. Но это представление не имеет смысла, считает Мур, поскольку талая вода, скорее всего, дестабилизирует хрупкие конструкции. “Проточная вода будет стремиться подорвать пьедестал”.
In 2017, Taberlet and his colleague Nicolas Plihon, a physicist from the National Center for Scientific Research in France, began reproducing Zen stones in the laboratory. According to Taberlet, their motivation was to explain a rare natural formation. “Mostly, this is done for the sake of understanding something interesting.”
Дзен в лаборатории
Исследователи установили металлический диск, имитирующий камень, диаметром 30 мм, на глыбу льда. Затем Таберле и Плион поместили всю экспериментальную установку в сублимационную сушилку, которая работала за счет откачки воздуха для снижения влажности в камере холодильника и обеспечения сублимации.
Таберле и Плион обнаружили, что лед, не покрытый диском, сублимирует со скоростью примерно 8-10 мм в день. Энергия, ответственная за эту сублимацию, исходила от почти равномерного инфракрасного излучения, первоначально испускаемого внешними стенками сублимационной сушилки, имевшими комнатную температуру, заключили специалисты. По мнению Таберле и Плиона, в природе происходит аналогичный процесс, поскольку значительная облачность над озером Байкал в зимний период рассеивает солнечный свет, уменьшая его направленность.
“Лед, находящийся вдали от камня, исчезает, а сам камень защищает лед непосредственно под ним.”
Лед непосредственно под диском сублимировался менее быстро, что приводило к образованию пьедесталов, характерных для камней дзен в природе, обнаружили исследователи. Таберле и Плион пришли к выводу, что сами камни в дзен-конструкциях, работают как миниатюрные зонтики, защищая находящийся под ними лед от инфракрасного излучения и тем самым снижая скорость сублимации. “Лед, находящийся вдали от камня, исчезает, а сам камень защищает лед, находящийся непосредственно под ним”, сказал Таберле.
Чтобы объяснить еще одну особенность камней дзен—характерные углубления, сохраняющиеся непосредственно под камнями и влияющие на их форму— исследователи обратились к численному моделированию. Они показали, что эти впадины можно объяснить дальним инфракрасным излучением самого камня. Эта энергия ответственна за локальное увеличение скорости сублимации в непосредственной близости от камня, предположили специалисты.
В будущем Таберле и Плион надеются более детально изучить процесс формирования дзен-камней в естественной среде. Они хотели бы поместить камни на замерзшую поверхность озера Байкал и в течение нескольких недель снимать процесс формирования дзен-камней. По словам Таберле, логичным продолжением было бы наблюдение за ростом этих элементов в природе. “Это был бы следующий шаг.”
—Katherine Kornei (@KatherineKornei), научный журналист
This particular news story is part of our ENGAGE collection, which serves as a helpful resource for teachers in search of science-related news to incorporate into their lessons. Take a look at all the ENGAGE articles and let other educators know how you utilized this one in your teaching by leaving a comment below.
