L'eau remodeler la Terre à travers une érosion lente et puissante, sculptant des paysages complexes comme les grottes et les pinacles dans des roches solubles telles que le calcaire. Une équipe internationale de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie, de l'Université de Floride et de l'Institut des sciences de la Terre à Orléans, a découvert que les canaux verticaux, appelés tuyaux de solution karstiques, préservent un enregistrement de l'histoire climatique de la Terre.
Leur étude, publiée dans Lettres d'examen physiquerévèle que ces tuyaux évoluent avec le temps dans une forme invariante, une forme fixe et idéale qui reste inchangée lorsque les tuyaux approfondissent, codant pour les anciens motifs de précipitations.
En utilisant des expériences microfluidiques, l'équipe a imité ce processus en miniature, gravant l'eau en canaux dans des cellules doublées de gypse. « Nous avons observé quelque chose de frappant », explique Stanisław żukowski, poursuivant le doctorat. à la Faculté de physique de l'Université de Varsovie et de l'Université Paris Cité, le premier auteur du journal.
« D'après un début chaotique, seuls quelques canaux ont survécu, chacun s'installant dans une forme stable et invariante qui s'est approfondie sans changer de forme. Cela reflète le comportement des tuyaux karstiques dans la nature. »
La dérivation de la formule mathématique de cette forme était complexe. « La capture de la forme invariante nécessitait des outils mathématiques sophistiqués, mélangeant la dynamique des liquides et le transport réactif pour modéliser la façon dont les eaux souterraines, entraînées par les précipitations, façonne ces tuyaux », explique le professeur Piotr Szymczak de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie, l'auteur correspondant.
« La formule révèle à quel point les précipitations lourdes accélèrent le mouvement des eaux souterraines, formant des tuyaux allongés qui enregistrent dans leur forme de conditions de précipitations passées. »
Déchiffrer le plan de la nature
En étudiant ces formes, les scientifiques peuvent reconstruire le passé climatique de la Terre. Comprendre ces modèles est également crucial pour prédire comment l'eau se déplace dans les réservoirs souterrains, ce qui a des implications pour tout, de la gestion des eaux souterraines au stockage du CO₂ et même à la récupération d'huile.
Cette étude fait partie d'un effort plus large pour comprendre à quel point les lois physiques simples donnent lieu à des structures naturelles complexes. Tout comme les flocons de neige et les deltas de la rivière suivent les règles mathématiques, il en va de même pour les processus silencieux et cachés de la dissolution des rochers. La découverte d'une forme invariante pour les doigts de dissolution est un pas vers le déchiffrement du plan secret de la nature, une goutte d'eau à la fois.
