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Des forêts de pierre «  Candyland  » se forment en utilisant de manière trompeuse la physique

Les superbes flèches acérées comme des rasoirs des forêts de pierre peuvent se former dans des conditions trompeusement simples, selon une nouvelle expérience sucrée.

À l’aide de bâtonnets de bonbons, les chercheurs ont découvert que les formes cylindriques peuvent naturellement s’aiguiser en pointes dans l’eau calme à mesure qu’elles se dissolvent – aucun flux compliqué n’est requis. Ce phénomène pourrait expliquer pourquoi on trouve souvent des pinacles de pierre acérés là où prédomine la roche calcaire facilement soluble. Les exemples incluent la forêt de pierre, ou Shilin, de Kunming, en Chine, les pinacles déchiquetés du parc national de Tsingy de Bemaraha à Madagascar et les pinacles de Gunung Mulu en Malaisie.

« Nous avons trouvé la recette la plus simple pour fabriquer l’un de ces pinacles », a déclaré Leif Ristroph, physicien et mathématicien expérimental à l’Université de New York qui a dirigé l’étude, publiée le 8 septembre dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

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Sucres simples

La recette était vraiment simple. Ristroph et son équipe ont concocté des bonbons durs – comme une sucette – sous la forme d’un cylindre avec un dessus bombé. Ils ont collé le bonbon à la verticale dans un réservoir d’eau et l’ont simplement laissé se dissoudre.

On pourrait imaginer que le bonbon rétrécirait simplement, gardant plus ou moins la même forme. Mais ce n’est pas ce qui s’est passé. Au lieu de cela, le bonbon s’est progressivement affûté en une pointe au fur et à mesure qu’il se dissolvait. Ces points pourraient devenir assez nets, a déclaré Ristroph à 45secondes.fr – au moins 10 fois plus fins qu’un cheveu humain.

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« Ce sont de très belles structures qui sortent, et elles se font en quelque sorte elles-mêmes », a déclaré Ristroph.

L’étape suivante consistait à faire le calcul pour comprendre pourquoi cet effet de netteté se produisait. Au fur et à mesure que le bonbon se dissout, a déclaré Ristroph, l’eau directement à côté de la colonne de sucre se charge de sucre. Cela le rend plus lourd que l’eau environnante. Cette eau chargée de sucre coule donc vers le bas, presque comme une peau qui se détache du bonbon.

Ce naufrage signifie que le bonbon en dissolution crée essentiellement son propre flux. L’eau douce entre par les côtés, pour se charger de sucre et couler. Ce flux est ce qui aiguise le bonbon en un point.

Du sucre à la pierre

Le calcaire et autres roches solubles sont plus complexes que le sucre simple, a déclaré Ristroph, et il existe probablement d’autres facteurs qui contribuent à façonner les forêts de pierre trouvées dans le monde. La chimie des roches, les sédiments meubles et les vents jouent probablement un rôle. Mais les forêts de pierre se forment en grande partie lorsqu’elles sont submergées sous l’eau, et la simplicité de l’expérience des bonbons aide à expliquer le processus de base, a déclaré Ristroph.

«Notre choix de matériaux ici, comme l’eau pure et le bonbon pur, est résolument propre afin que nous puissions le comprendre en termes de principes fondamentaux», a déclaré Ristroph.

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L’expérience peut être faite à la maison, a déclaré Ristroph. Lui et son équipe ont également exploré les formes qui apparaissent lorsque les sphères de bonbons se dissolvent, et les résultats sont souvent complexes, a-t-il déclaré. «C’est vraiment une belle expérience de cuisine», dit-il.

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Comprendre les formes dans la nature est important car les formes révèlent l’histoire d’un objet, a ajouté Ristroph. Un vaisseau spatial survolant une planète inexplorée, par exemple, pourrait renvoyer des images de reliefs comme seul indice de l’histoire de la surface de la planète. Les caractéristiques de la rivière sur Mars ont été le premier indice que la planète rouge abritait autrefois de l’eau, a-t-il déclaré.

« Cette forme vous dit quelque chose sur les événements qui sont derrière elle, les conditions environnementales, les écoulements de fluide », a déclaré Ristroph. « Tout est écrit sur cette forme. »

Publié à l’origine sur 45secondes.fr.

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