科学家破解地球最小沙丘之谜
微型沙丘是由坚硬表面上的沙子弹跳形成的。一个新模型解释了它们在地球和火星上的生长。南安普顿大学与法国研究机构合作开展的一项新研究揭示了海滩和沙漠中小沙丘的形成方式。尽管人们对大型沙漠沙丘的形成过程有了很好的了解，但现有的理论还无法解释海滩度假时常见的小规模沙丘是如何形成的。
纳米比亚沙漠的地面激光扫描。图片来源：南安普顿大学
该研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上，揭示了这些所谓的“原始沙丘”在地球上是如何形成的，也可能为火星和其他行星上类似的形成提供见解。
领导这项研究的南安普顿大学教授乔·尼尔德 (Jo Nield) 表示：“这些是规模较小的沙床形态，在风停或海浪将它们冲走之前，人们会亲眼看到它们在海滩上形成。”
关于撒哈拉沙漠中巨大波浪形沙丘的形成理论，假设沙漠中存在近乎无限量的柔软干燥的沙子，这些沙子被风吹起并沉积下来。但这并不能解释这些小沙丘是如何在海滩等潮湿表面或坚硬的砾石区域形成的。
研究人员在纳米比亚的微型沙丘上进行实地研究。图片来源：南安普顿大学
原始沙丘的详细研究一直颇具挑战性，因为它们体积小，通常只有几厘米高，而且形成和生长迅速，在短短30分钟内就能达到6厘米高。它们消失的速度也和出现的速度一样快。
这个国际研究团队的成员来自南安普敦、巴黎、牛津、拉夫堡、伊利诺伊和丹佛，他们首次利用纳米比亚沙漠的高分辨率激光扫描捕捉到了这些小沙丘的形成过程。
他们发现，在更坚硬、更稳固的表面上移动的沙子会弹得更高，而且受风吹拂的程度也更大。一旦沙子落在更柔软、有波纹的表面上，就会堆积起来。
纳米比亚沙漠中的地面激光扫描设备。图片来源：南安普顿大学
尼尔德教授说：“在这些表面上，沙子不只是在地面上滚动，还会跳跃到一米左右，因此当沙粒感受到从固结到波纹表面的变化时，就会有一个逐渐的过渡。
“一旦沙丘开始形成，就会影响风向，增加沙粒数量，帮助沙丘生长，就像在较大的沙丘中发生的情况一样。”
这一新理论与所捕获的高分辨率数据相结合，由巴黎的合著者们开发，用于创建一个反映这一动态的计算机模型。令人兴奋的是，该模型不仅能够准确再现研究人员在纳米比亚等干旱地区以及科罗拉多州和诺福克郡潮湿条件下的实地研究中观察到的情况。
该模型还允许团队调整不同的参数，例如沙量和风量，以了解不同的场景。
纳米比亚沙漠中的迷你沙丘。图片来源：南安普顿大学
论文合著者、法国国家科学研究中心（CNRS）的菲利普·克劳丹教授表示：“该模型几乎完美地复制了我们在实地数据中观察到的情况。有趣的是，我们在砾石遍布的干旱地区和潮湿的沿海地区也观察到了类似的模式。”
“通过该模型，我们可以看到，如果风力强劲，沙丘就会越来越大，而如果没有太多沙子进入，原始沙丘就会被侵蚀并消失。”
乔·尼尔德教授站在纳米比亚的一片小型沙丘后面，使用地面激光扫描设备进行研究。图片来源：马修·巴多克
这些原始沙丘并非地球独有。研究小组目前正在研究火星上的微型沙丘是如何形成的。
尼尔德教授表示：“我们非常兴奋地看到我们在地球上学到的知识可以应用到火星上，并了解这两个星球上原始沙丘之间的异同。”
编译自/ScitechDaily
