期间的某些日子波士顿在美国漫长的冬季,居民们可以低头看星星。在冰冻的池塘或湖泊的鸽色表面上,会出现一些形状,中心呈圆形,尖状的手臂向外伸展。水,灰色和白色的混乱,似乎反映了星星刺痛的天空。这些形状看起来比周围的环境更亮,而不是像它们的太空同伴那样,它们更暗,展示了下面的深蓝色。

郁郁葱葱的泉水和蜿蜒曲折的树枝可能会让人联想到扎染的衬衫,或是一只被压扁的蜘蛛,双腿叉腰。(或者,如果你的心灵之眼向内看,也许是神经的分叉树突。)科学家们将这些形状称为“湖星”,它们在从波士顿到博尔德,芝加哥瑞典

我们在万里无云的夜晚相遇始于尘埃.这些恒星在巨大的压力下,在炽热、坍缩的云层中生长。湖星也在特定的条件下生长:温度和降水必须合适。

有时,“湖星”是在原木、岩石或其他进入水中的东西周围形成的。这只出现在2021年1月的瓦尔登湖。
有时,“湖星”是在原木、岩石或其他进入水中的东西周围形成的。这只出现在2021年1月的瓦尔登湖。杰西卡·利·赫斯特/Atlas Obscura

当温暖的水从薄冰层下涌出时,湖星就诞生了,薄冰层上覆盖着足够厚的雪和雪泥。这是一种气象适居状态。“如果最初的冰不够薄,下面的温水就很难渗透进去。如果积雪层不够厚,那么就不会发生渗水,”布朗大学的地球物理学家Victor Tsai说,他与耶鲁大学物理学家John Wettlaufer共同撰写了一篇论文2007年的一篇论文标题很顺手,叫“湖面上的星星图案”。

美国国家大气研究中心的科学家查尔斯·奈特说,完美的湖星粥是一种短暂但强大的寒流,它能将一英寸或两英寸厚的冰冻结起来,随后是温暖的日子,冰的温度会上升到32华氏度以上,“让它变得漏水”写了在1999年的一期杂志中至于天气.“最后,”奈特继续说,“在这种理想的情况下,冷锋经过,落下了几英寸的雪。”

最初的中心洞可能是由任何东西形成的——例如,一块石头或树枝溅入水中,或者是动物的滑稽动作。有些是定期出现的。在20世纪80年代,其他研究人员,包括当时华盛顿大学的大气科学家克里斯蒂娜·卡特萨罗斯(Kristina Katsaros),推测这些恒星是水中对流的产物吗在这种情况下,温差会导致水层移动,温暖的水聚集在地表附近,而凉爽、密度大的水下降。Tsai和Wettlaufer在2007年的论文中没有深入研究这些圆圈的起源,但他们提出了一个数学模型来描述触手的形成。

这些明星于2020年12月出生在波士顿附近。
这些明星于2020年12月出生在波士顿附近。杰西卡·利·赫斯特/Atlas Obscura

Tsai和Wettlaufer随后带着他们的模型在实验室里转了一圈,他们把温度为1摄氏度(略高于冰点)的水滴进去,在一个略低于冰点的圆形盘子上铺上一层薄薄的雪泥。他们发现,从中心伸出的卷须数量通常在5到8条之间(但在野外,在泥泞的地方,结果可能会有所不同)。

雪中布满了空气,有许多小孔,水可以通过这些小孔流动。蔡说:“如果一个地方的水流比另一个地方多一点,它往往会融化得更快。”“这就是手指形成的根本原因。”这些斑点没有长出无数个手指的原因是“热量喜欢均匀地分布在空间中,”Tsai补充道。“如果一个地区比另一个地区暖和一点,随着时间的推移,气温会趋于平衡。”气流促使手指从中心呈扇形散开,热量分布减少了手指的曲折。

Wettlaufer说,在他们的论文发表十多年后,洞的形成仍然有点模糊。他说,要弄清楚这些机制可能需要一个可扩展的实验室实验。“或者真的需要有人设置一组摄像头,或者让无人机系统地飞越一个真实的湖泊。”与此同时,随着科学家们继续探索天体领域漫游外星世界在美国,湖星仍然是冬天最可爱的谜团之一。