يمكن للكثبان الرملية 'التواصل' مع بعضها البعض


رملالكثبان الرمليةليسوا على قيد الحياة بالطبع ، لكنهم يشتركون في خصائص الكائنات الحية. أنهمنقل، تهاجر عبر الأرض بسبب هبوب الرياح أو تدفق المياه. الآن - باستخدام تجريبيمضمار سباق الكثبان الرملية- يقول العلماء إنهم اتخذوا خطوة عملاقة إلى الأمام في شرح كيفية تفاعل الكثبان الرملية و 'التواصل' مع بعضها البعض. لقد تعلموا أنهم ، مع تحرك الكثبان الرملية ، يصدون جيرانهم في اتجاه مجرى النهر.

الباحثون من جامعة كامبريدج ،أعلنالنتائج التي توصلوا إليها في 4 فبراير 2020 ومراجعة الأقرانكانت ورقة البحثنشرتنفس اليوم فيرسائل المراجعة البدنية.


من المعروف أن الكثبان الرملية النشطة تهاجر. ترتبط سرعة حركتها بحجمها: تتحرك الكثبان الصغيرة بشكل أسرع وتتحرك الكثبان الأكبر بشكل أبطأ. ولكن كيف تتفاعل الكثبانمع بعضشيء لم يتم توثيقه جيدًا ، حتى الآن. كماكارول باجيك، المؤلف الأول للورقة ، موضحًا في أبيان:

توجد نظريات مختلفة حول تفاعل الكثبان الرملية: إحداها أن الكثبان ذات الأحجام المختلفة سوف تصطدم ، وتستمر في الاصطدام ، حتى تشكل الكثبان الرملية العملاقة ، على الرغم من أن هذه الظاهرة لم يتم ملاحظتها في الطبيعة بعد. نظرية أخرى هي أن الكثبان الرملية قد تصطدم وتتبادل الكتلة - نوعًا ما مثل كرات البلياردو التي ترتد عن بعضها البعض - حتى تصبح بنفس الحجم وتتحرك بنفس السرعة ، لكننا نحتاج إلى التحقق من صحة هذه النظريات تجريبيًا.

الآن كلا التفسيرات المحتملة تعتبر غير مرجحة ، على الأقل وفقًا لهؤلاء الباحثين. وفقناتالي فريندالذي أشرف على الدراسة المعملية الجديدة:

لقد اكتشفنا فيزياء لم تكن جزءًا من النموذج من قبل.




تتصدر أكوام الرمال المتموجة ذات اللون الذهبي مع العديد من التصدعات الرأسية على الجانبين.

كثبان رملية في الصحراء الكبرى. الصورة عبر iStockphoto / Thinkstock /موسوعة بريتانيكا.

تم تنفيذ معظم العمل في نمذجة سلوك الكثبان الرملية عدديًا ، لكن هؤلاء الباحثين قاموا ببناء منشأة خاصة -مضمار سباق الكثبان الرمليةالمذكورة أعلاه - فقط لهذه التجارب. سمحت لهم بدراسة السلوك طويل المدى للكثبان الرملية. استخدموا دائري مملوء بالماءمجرى- قناة مائية من صنع الإنسان - تراقب حركة الكثبان الرملية فيها لساعات أثناء دوران المجرى. قالوا إن الخزان الدائري أفضل من استخدام المجاري العادية العادية ، لأنه في مجرى مستقيم لا يمكن مشاهدة الكثبان إلا حتى تصل إلى نهاية الخزان.

استخدم الباحثون أيضًا كاميرات عالية السرعة يمكنهم من خلالها تتبع حركات الرمال وصولاً إلى مقياس حبة واحدة.

قال باسيك إنه لم يقصد أصلاً دراسة التفاعل بين كثبان رملية:


في الأصل ، وضعت كثبانًا متعددة في الخزان فقط لتسريع عملية جمع البيانات ، لكننا لم نتوقع أن نرى كيف بدأوا في التفاعل مع بعضهم البعض.

بيانهمشرح:

... لاحظ الباحثون أن اثنين من الكثبان الرملية المتشابهة تبدأ بالقرب من بعضهما البعض ، ولكن بمرور الوقت يتباعدان أكثر فأكثر. يتم التحكم في هذا التفاعل من خلال دوامات مضطربة من الكثبان الرملية ، والتي تدفع الكثبان في اتجاه مجرى النهر بعيدًا.

أشكال متموجة ذهبية مع سماء في الخلفية.

حقل كثبان - منطقة بها العديد من الكثبان الرملية قريبة من بعضها - في الصحراء الكبرى. الصورة عبر Goodshoot / Jupiterimages /موسوعة بريتانيكا.


وأوضح الباحثون أن حركة المصب طبيعية ، لأنه - عندما تتعرض الرمال للرياح أو المياه المتدفقة - فإنها تميل إلى تكوين شكل كثبان وتتحرك تدريجياً في اتجاه مجرى النهر ، كما هو الحال في النهر. يمكن أن يحدث هذا في الصحاري وفي قيعان الأنهار وحتى في قاع البحر. عادة ، تتشكل العديد من الكثبان الرملية في منطقة ما ، مما يؤدي إلى إنشاء ملفحقل الكثبان الرملية.

في بداية هذه التجربة ، لاحظ الباحثون تفاصيل أدق من أي وقت مضى. لاحظوا أن كثبان داخل المسيل قد يكون لهما نفس الشكل والحجم. عندما بدأت المياه تتدفق فوق الكثبان الرملية ، بدأوا في التحرك ، كما هو متوقع.

ولكن بعد ذلك حدث شيء غير متوقع. اعتقد الباحثون أنهم سيرون كثبانًا تتحرك بنفس السرعة. وبدلاً من ذلك ، بدأت الكثبان الرملية بالتحرك بسرعات مختلفة. تحركت الكثبان الأمامية في البداية أسرع من الكثبان خلفها ، لكنها تباطأت بعد ذلك تدريجيًا ، حتى انتهى الأمر بكلا الكثبان الرملية تتحرك بنفس السرعة تقريبًا.

هذه السرعة المتغيرة للحركة فيما يتعلق ببعضهم البعض هي ما يسميه هؤلاء الباحثون 'الاتصال'. كانت الملاحظة الرئيسية في تفسير ذلك هي نمط التدفق عبر الكثبان الرملية. تعمل الكثبان الرملية الأمامية على انحراف التدفق ، مما يخلق دوامات على الكثبان الرملية خلفه. يدفع هذا الانحراف الكثيب الخلفي بعيدًا بعيدًا عن الكثبان الرملية الأمامية ، مما يؤدي بشكل فعال إلى إبطاء حركة الكثبان الخلفية بالنسبة إلى الكثبان الرملية الأمامية. كصديقشرح:

يولد الكثبان الأمامية نمط الاضطراب الذي نراه على الكثبان الخلفية. يشبه هيكل التدفق خلف الكثبان الرملية الأمامية استيقاظًا خلف قارب ، ويؤثر على خصائص الكثبان الرملية التالية.

كلما طالت مدة التجربة ، ازداد تباعد الكثبان الرملية. في النهاية ، شكلوا ملفحالة توازن- حالة من التوازن - على جوانب متقابلة من المسيل ، حيث ظلوا بعد ذلك على مسافة 180 درجة.

الكثبان الرملية الكبيرة مع الجبال والسماء الفاتحة في الخلفية.

حافة الكثبان الرملية في ناميب ، وهي جزء من حقل باغنولد الكثبان في فوهة غيل على سطح المريخ ، كما رأيتها روفر كيوريوسيتي في عام 2015. الصورة عبر NASA / JPL-Caltech / MSSS /توماس أبيري.

على الرغم من أن التجربة استخدمت الماء لتحريك حبيبات الرمال ، إلا أن الباحثين يقولون إن النتائج يمكن تطبيقها على الأرجح على الكثبان التي تحركها الرياح أيضًا. من الورق:

نعتقد أن آلية مماثلة قد تكون موجودة في الكثبان الرملية التي تحركها الرياح ، مما قد يفسر الاستقرار القوي الملحوظ لحقول الكثبان الرملية في بيئات مختلفة.

يمكن أن تكون النتائج مفيدة في محاولة تحويل هجرة الكثبان الرملية الكبيرة عند الحاجة ، مثل عندما تتعدى على مناطق مأهولة بالسكان. يمكن القيام بذلك عن طريق تتبع تحركات مجموعات الكثبان الرملية على مدى فترات طويلة ، باستخدام كل من الرصدات الأرضية وتصوير الأقمار الصناعية. بهذه الطريقة ، يمكن توقع التحركات المستقبلية للكثبان بشكل أفضل مسبقًا.

سيكون من المثير للاهتمام أيضًا معرفة ما إذا كان يمكن تطبيق هذه الملاحظاتالكثبان الرملية على الكواكب أو الأقمار الأخرى، مثل المريخ وتيتان. يحتوي كلا العالمين على مساحات شاسعة من الكثبان الرملية ، والتي تشبه إلى حد كبير الكثبان الرملية على الأرض. شوهدت تيتان فقط من فوق الغلاف الجوي ، بواسطة مجسات كاسيني وهويجنز ، ولكن على المريخ ، تمكنت المركبات الجوالة ومركبات الإنزال من رؤيتها عن قرب وحتى الحفر فيها وأخذ عينات من الرمال لتحليلها. من المعروف الآن أيضًا أن كوكب الزهرة وحتى بلوتو لهما الكثبان الرملية الخاصة بهما. على بلوتو ، 'الرمال'تتكون من جزيئات جليد الميثان. كم ذلك رائع؟ سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كانت هذه الكثبان الرملية الأخرى تتواصل بطريقة مماثلة مع نظيراتها الأرضية.

رجل يشير إلى رجل يرتدي نظارة وعلامة اسم يقف أمام ستارة.

كارول باسيك ، المؤلف الأول لورقة البحث الجديدة. صورة عبرينكدين.

خلاصة القول: يمكن للكثبان الرملية 'التواصل' مع بعضها البعض أثناء تحركها ، حسبما توصلت دراسة جديدة.

المصدر: الاستيقاظ الناجم عن التنافر بعيد المدى للكثبان المائية

عبر جامعة كامبريدج