博纳维尔盐滩在犹他州乌尤尼盐沼在玻利维亚,世界各地的盐沙漠已经成为受欢迎的旅游目的地——广阔的,看起来毫无特色的,不可能上镜的自然奇观。虽然并不是所有的盐沙漠都是一样的,但它们似乎都有一个奇怪的特征:从咸壳中出现的低脊组成了蜂巢状的图案。这些神秘多边形背后的机制已经让科学家们挠头一段时间了,有几个假设都没有为它们的普遍性和规律性提供完整的解释。

但现在科学家们似乎更接近答案了。奥地利格拉茨理工大学交互系统与数据科学研究所的Jana Lasser与来自德国和英国的研究人员一起,在该杂志上发表了一项研究物理评论X展示地表下的盐水流动造成了令人费解的图案

盐沙漠(也称为盐滩或盐田)形成于一个浅的封闭水体在降水少的地方蒸发,如沙漠,留下了一个平坦的矿物质表面,这些矿物质可以积累数千年。

死亡谷的恶水盆地盐滩面积约200平方英里。
死亡谷的恶水盆地盐滩面积约200平方英里。瑞奇Bowry /伤风

拉瑟是格拉茨理工大学的博士后研究员,她的博士导师卢卡斯·戈林(Lucas Goehring)是英国诺丁汉特伦特大学的物理学家,她第一次接触盐沙漠。她说:“当他为这个项目做广告时,我就着迷了,因为在我的本科和硕士学位期间,我正在做理论物理编程,我真的很想探索物理学的实验方面。”这个项目让她真正去“看野外的东西”。

多年来,关于为什么这些平坦的区域会形成坚硬的蜂巢形状,人们提出了几个假设。其中一人将这些图案归因于地面干燥时形成的裂缝。“我们的想法是,表面会干涸并破裂,以缓解压力,”拉瑟说。“富含矿物质的水会从这些裂缝中涌出,”留下盐晶体的山脊。另一种相反的假说认为,裂缝的边缘可能会向上推动形成山脊。

玻利维亚的乌尤尼盐沼是世界上最大的盐沼。它不是很平。
玻利维亚的乌尤尼盐沼是世界上最大的盐沼。它不是很平。莎拉冬季/伤风

但这两种解释并不能解释世界各地这些图案惊人一致的大小。拉瑟说:“我们在(加州的)死亡谷、(突尼斯的)Chott el Djerid或(玻利维亚的)乌尤尼盐湖(Salar de Uyuni)看到这些图案的直径总是在1到2米(3到6英尺)。”拉瑟和他的团队发现,秘密就藏在地壳下面。

盐沙漠并不像它们的名字那么干燥。“它们实际上完全充满了水,”拉瑟说。“地下水到达地表,这些水在流动,并不断通过地表蒸发。”随着盐水的蒸发,在地壳下面形成了一层矿物质含量更高的层,由于它比从下面涌出的含盐量较低的水重,它开始以“下流柱”的形式流回下面,拉瑟说,围绕着上升取代它的水。正是这些循环的羽流,类似于散热器中发生的对流细胞,但由盐度而不是热量驱动,形成了规则的脊。“我们在地表上看到的是位于地下的对流单元的边缘,”拉瑟说。咸水和淡水在地表下的不断流动似乎是所有盐沙漠的普遍特征。

死亡谷的恶水盆地也是北美的最低点,低于海平面282英尺。
死亡谷的恶水盆地也是北美的最低点,低于海平面282英尺。泰fun Coskun/阿纳多卢机构,盖蒂图片社

研究小组最初想在实验室里培育人造图案,但实验结果很难控制。他们选择了重型模拟。拉瑟说:“如果你想在三维空间中模拟整个物体,你需要做大量的计算。”

对拉瑟来说,这项研究感觉像是最纯粹的研究形式——试图理解世界上的一些东西,但头脑中没有立即的应用。拉瑟说:“当你走到死亡谷,站在这些模式的中间时,你马上就会意识到这里发生了什么。”“能够进行这种纯粹由好奇心驱动的研究是一种非常、非常令人满意的经历。”