Le dune a mezzaluna e i fiumi tortuosi possono "dimenticare" le loro forme iniziali mentre vengono scolpite e rimodellate dal vento e dall'acqua mentre altre forme del terreno conservano un ricordo della loro forma passata, suggerisce una nuova analisi di laboratorio da parte di un team di matematici.

"Chiedersi come nascono queste sculture naturali è più di una semplice curiosità perché racchiusi nelle loro forme sono indizi della storia di un ambiente, " spiega Leif Ristroph, un assistente professore al Courant Institute della New York University e l'autore senior del documento, che appare sul giornale Fluidi per la revisione fisica . "Nei nostri esperimenti di laboratorio, abbiamo scoperto che alcune forme mantengono una "memoria" delle loro condizioni di partenza mentre si sviluppano, mentre altre "dimenticano" completamente il passato e assumono nuove forme".

Gli autori del documento, che includeva anche Megan Davies Wykes, un ex ricercatore post-dottorato presso il Courant Institute e attualmente ricercatore post-dottorato presso l'Università di Cambridge, Jinzi Huang, uno studente di dottorato in matematica, e George Hajjar, uno studente della New York University, si noti che questa comprensione è vitale nella datazione geologica e nella comprensione di come si formano i paesaggi.

La "memoria" della forma e la sua "perdita" - o il mantenimento o l'abbandono di formazioni precedenti - sono questioni chiave in geomorfologia, il campo di studio che cerca di spiegare le morfologie e la faccia in via di sviluppo della Terra e di altre superfici celesti. La morfologia, o forma di un paesaggio, è il primo e più diretto indizio sulla sua storia e funge da finestra scientifica per una serie di domande, come dedurre l'acqua che scorre su Marte in passato, nonché i canali di erosione e le isole fluviali odierne.

"La risposta alla domanda 'Cosa c'è in una forma?' dipende da questa proprietà di memoria, " spiega Ristroph, che dirige l'Applied Math Lab della NYU, dove è stata condotta la ricerca.

Per fare luce su questi fenomeni, Ristroph e i suoi colleghi hanno replicato i minerali solubili della natura, come il calcare, con una controfigura già pronta:pezzi di caramelle dure. Nello specifico, hanno cercato di capire come le caramelle si dissolvessero per assumere forme diverse quando venivano poste nell'acqua.

Per imitare diverse condizioni ambientali, hanno lanciato la caramella in diverse forme iniziali, che ha portato a diverse condizioni di flusso quando la superficie si è dissolta. I loro risultati hanno mostrato che quando la caramella si dissolveva più fortemente dalla sua superficie inferiore, tendeva a mantenere la sua forma complessiva, riflettendo un ricordo quasi perfetto. Al contrario, quando sciolto dalla sua superficie superiore, la caramella tendeva a cancellare o "dimenticare" qualsiasi data forma iniziale e formare una struttura a punta verso l'alto.

La differenza fondamentale, la squadra ha trovato, è il tipo di flusso d'acqua che "lecca" e rimodella la caramella. I flussi turbolenti sul lato inferiore tendono a dissolvere le caramelle in modo uniforme e quindi a preservare la forma. Il flusso regolare su una superficie superiore, però, trasporta il materiale disciolto da un luogo all'altro, che cambia la velocità di dissoluzione e porta a cambiamenti di forma.

"Le caramelle nell'acqua possono sembrare molto lontane dalla geologia, ma ci sono in effetti interi paesaggi scolpiti da minerali che si dissolvono nell'acqua, le loro forme rivelate più tardi quando la falda freatica si ritira, " aggiunge. "Grotte, doline, pilastri di pietra e altri tipi di terreno scosceso sono nati in questo modo."