il latteo, la consistenza liscia del vetro da spiaggia evoca una storia di trasporti turbolenti, bordi ruvidi abrasi per produrre curve. Le stesse caratteristiche lisce possono essere viste nelle rocce fluviali e nelle sabbie delle dune.

Combinando modelli matematici con esperimenti di laboratorio e misurazioni sul campo da un fiume, un oceano, e un campo di dune, un team guidato dal geofisico dell'Università della Pennsylvania Douglas J. Jerolmack ha scoperto che gli stessi processi generali guidano l'arrotondamento di quei diversi tipi di particelle. Hanno riportato le loro scoperte sulla rivista Progressi scientifici .

"Mostriamo quella sabbia portata dal vento, ciottoli di fiume, e sassi lavorati dalle onde tutt'intorno allo stesso modo scontrandosi, " dice Jerolmack. "E, più importante, mostriamo come la natura seleziona per le condizioni che portano a questo comportamento universale."

I modelli matematici che spiegano l'universalità di questa evoluzione sono stati creati negli ultimi decenni, nel tentativo di dimostrare la congettura di Poincaré, un importante passo avanti nella matematica pura. Si scopre che le stesse equazioni hanno un secondo, interpretazioni non meno interessanti come modelli per l'evoluzione naturale delle forme.

Sviluppare questa generalità su come le particelle rotonde può aiutare gli scienziati a ricostruire la storia di altre particelle, una strategia utilizzata da Jerolmack e colleghi per ricostruire la storia del trasporto di ciottoli su Marte in un articolo di Nature Communications del 2015 che affermava la probabilità di acqua liquida su quel pianeta.

Il lavoro potrebbe anche consentire ai ricercatori di tracciare i frammenti di sedimento che si staccano dalle particelle più grandi. Piccolo ma potente, questi grani costruiscono zone umide, pianure alluvionali, e spiagge, influenzando tutto, dalla resilienza agli uragani alla produttività agricola.

Il gruppo di ricerca, che includeva Gábor Domokos, un matematico con l'Università di Tecnologia ed Economia di Budapest, e Tímea Novák-Szabó, un ricercatore post-dottorato che ha trascorso del tempo nei laboratori di Jerolmack e Domokos, aveva precedentemente riflettuto su come le rocce del fiume si arrotondassero. In studi precedenti hanno dimostrato che queste particelle diventano prima lisce mentre rimbalzano lungo il letto di un fiume, i loro spigoli vivi si scheggiano, e poi diventano più piccoli mentre continuano a scontrarsi con altre particelle.

Nel nuovo lavoro, mostrano come la geometria semplice predice un'evoluzione della forma comune per la maggior parte dei sedimenti, siano essi granelli di sabbia spinti dal vento, blocchi di calcare che si scontrano in un tamburo rotante in un laboratorio, o sassi sbattuti dalle onde dell'oceano.

Utilizzando set di dati dalle dune di White Sands del New Mexico, un letto del fiume portoricano, una spiaggia italiana, e il laboratorio di Domokos, i ricercatori hanno dimostrato che la loro premessa era vera:le collisioni con altre particelle hanno causato l'arrotondamento di tutte queste particelle in modo identico.

Le somiglianze sorgono a causa dei vincoli che le particelle che viaggiano lungo un letto, che si tratti di un fiume, una duna, o un oceano:condividi. Queste particelle, i ricercatori hanno scoperto, tendono a originarsi come forme allungate, collidere con particelle di dimensioni simili, e farlo con un livello di forza che favorisce la scheggiatura di piccoli frammenti di sedimento, al contrario di forze maggiori che potrebbero causare la frammentazione di una particella in grandi pezzi, o forze deboli che porterebbero via una superficie come la carta vetrata.

Con questa regola generale ora in mano, i ricercatori hanno gli strumenti matematici di cui hanno bisogno per ricostruire la storia di trasporto di qualsiasi particella di sedimento in base alla sua forma, migliorare la loro capacità di prevedere l'evoluzione del paesaggio nel tempo.