Υπάρχει ένα μαθηματικό μοντέλο κρυμμένο στους κυματισμούς της άμμου

Οι κυματισμοί στην άμμο είναι σύνηθες φαινόμενο και το συναντάμε στις παραλίες (με μήκος κύματος μερικά εκατοστά), στους αμμόλοφους των ερήμων (10-100 μέτρα) και μάλιστα ακόμα και σε άλλους πλανήτες όπως ο Άρης. Ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος όμως από 30 εκατοστά έως 10 μέτρα, παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω των κόκκων άμμου που εμπλέκονται. Μία επιφάνεια μεγάλων κόκκων τρίβεται με το εσωτερικό μικρότερων κόκκων. Ωστόσο το μέγεθός τους και η αναλογία δεν είναι ποτέ ίδια, ούτε και οι άνεμοι που σχηματίζουν τους κυματισμούς, οπότε πώς γίνεται να έχουν τέτοια ομοιότητα;

Μία νέα έρευνα ανακάλυψε ένα κρυμμένο μαθηματικό μοντέλο σε αυτούς του κυματισμούς. Αν διαιρέσουμε τη διάμετρο των μεγαλύτερων κόκκων με τη διάμετρο των μικρότερων, το αποτέλεσμα είναι πάντα παρόμοιο.

Βρήκαμε πως η χαρακτηριστική υπογραφή της μεταφοράς κόκκων είναι κωδικοποιημένη στη διανομή του μεγέθους των κόκκων (GSDs) οι οποίοι εξελίσσονται μαζί με τον κυματισμό. Η συλλογή δεδομένων μας εξασφαλίζει την ακρίβεια των θεωρητικών προβλέψεων σε μία ποικιλία γεωγραφικών περιοχών και τοπικών περιβαλλοντικών συνθηκών.

Στο μέλλον, το νούμερο αυτό θα μπορεί να κατηγοριοποιεί διαφορετικούς τύπους κυματισμών και ποιο ακριβώς σύστημα μεταφοράς τους σχημάτισε. Η έρευνα περιλάμβανε κυματισμούς άμμου από Ισραήλ, Κίνα, Ναμίμπια, Ινδία, Ιορδανία, Ανταρκτική και ΗΠΑ, ενώ προστέθηκαν και παρατηρήσεις από τον Άρη και τα νούμερα υποστήριξαν το αναπάντεχο αυτό θεωρητικό εύρημα.

Οι κυματισμοί μάλιστα σε αυτό το μήκος είναι πιο ευαίσθητοι από μικρότερους ή μεγαλύτερους (παραλίας ή αμμόλοφων), καθώς αν ο άνεμος είναι αρκετά δυνατός ξεπερνά τους μηχανισμούς μεταφοράς τους. Μάλιστα οι υπολογισμοί επιτρέπουν και την πρόβλεψη αυτού του φαινομένου βάσει των κλιματολογικών συνθηκών. Οι επιστήμονες μπορούν επίσης να καταλάβουν έτσι πώς σχηματίστηκαν οι κυματισμοί σε άλλους πλανήτες όπως ο Άρης και ποιες ατμοσφαιρικές συνθήκες έπρεπε να επικρατούν για να δημιουργηθούν.

Αν μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε τις επικρατούσες ατμοσφαιρικές συνθήκες για να εξηγήσουμε την προέλευση και τη μεταφορά των γήινων και εξωγήινων κυματισμών άμμου, αυτό θα ήταν σημαντικό βήμα. Θα ήταν πιθανό να εκτιμήσουμε τις δομές τις άμμου που παρατηρούμε, για παράδειγμα στον Άρη ή σε απολιθώματα και απομακρυσμένες περιοχές της Γης, ως περίπλοκα αρχεία παλαιών κλιματολογικών συνθηκών.

Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.