冰冻景观中自然编织的石头图案

朱崇恺

挪威斯瓦爾巴群岛的天然石头圈，每个l4mB11mUPJRWsMA8tNsibg==圆圈大约有3米宽

大自然中充满重复的模式，这些模式是世界之美的一部分。一个国际团队结合新颖的实验和计算机建模，使用现代工具来解释寒冷景观中形成的重复石头模式。美国华盛顿大学地球与空间科学名誉教授伯纳德·哈莱特 （Bernard Hallet）说：“这些在没有人类干预的情况下形成的惊人模式，在自然界中非常引人注目。”

哈莱特专门研究土壤在极地、高山和其他寒冷环境中形成的模式。图案的形成原因之一是针冰。随着温度的下降，土壤中所含的水分会长成从地面伸出的冰晶尖峰。随着针冰的形成，它往往会推起土壤颗粒以及小石头。

华东师范大学生态与环境科学学院的刘权兴教授，通过田野调查和实验室实验来解释自然界中的自组织模式。实验装置是一块平坦的潮湿土壤，边长0.4 米。研究人员进行30次冻融循环的实验后，规则的模式开始出现。这个实验进一步研究了图案如何根据石头的浓度、地面的坡度和针冰的高度而变化，针冰的高度如何受石头浓度的影响等。基于这些结果，研究人员成功编制计算机模型，能根据易冻表面上石头的浓度，预测出现的图案样式。