Подобно на произведение на изкуството, някои камъни се оказват на леден пиедестал в природата, без човешка намеса. Този феномен „Дзен камък“, кръстен на камъните в японските градини, се появява на повърхността на замръзнали езера, особено езерото Байкал.
Тези структури са резултат от явлението сублимация, което кара тяло, в този случай лед, да се промени от твърдо в газообразно състояние без междинната форма на течност.
Това наскоро е демонстрирано от изследователи от CNRS и l'Université Claude Bernard Lyon 1 (част от Laboratoire de physique (CNRS / ENS de Lyon)), които възпроизвеждат явлението в лабораторията си.
Изследването е публикувано в списание PNAS на 27 септември 2021 г.
„Дзен камъните са завладяващи природни структури, състоящи се от камък, стоящ на тънък леден пиедестал, чийто произход досега е бил неразбран“, обясняват в новото си изследване физиците Никола Таберлет (Nicolas Taberlet) и Никола Плийон (Nicolas Plihon) от Френския национален център за научни изследвания.
"Ние демонстрираме, че те са причинени от промяна в скоростта на сублимация на заобикалящия лед, което води до бавно образуване на пиедестал, едно от редките свидетелства за образуване на модел, управляван от сублимацията.
"Разбирането на този процес хвърля светлина върху други диференциални процеси на аблация, срещани на ледени повърхности, като покрити с отломки ледници, чието съществуване е застрашено от глобалното затопляне, и ледени тела в космоса".
Дзен камъните изглеждат невероятно красиви, което доведе до масовото споделяне на техни снимки в социалните мрежи като нерядко се приписва явлението на ерозия на вятъра.
Както обаче отбелязват Таберлет и Плийон, тези образувания не показват никакви признаци на механично износване, което би се забелязало, ако бе свързано с вятърната аблация, а дзен камъните дори могат да бъдат намерени в пещери.
Изследователите се опитват да изследват механизмите на формиране на тези ледени пиедестали, като пресъздадат процеса във вакуумна камера в лаборатория. Алуминиев диск, представляващ камъка, е поставен върху леден блок, който след това се сублимира под инфрачервено излъчване на черно тяло от стените на камерата.
Те показват, че сянката, създадена от камъка, възпрепятства слънчевите лъчи, които сублимират леда, като по този начин се извайва пиедестала. Това изследване помогна да се изясни и разбере рядкото явление на сублимация в естествени условия.
Лабораторно пресъздаване на явлението в лиофилизатор. Кредит: Nicolas Taberlet / Nicolas Plihon
При липса на алуминиев диск ледът се сублимира изотропно (равномерно), имитирайки изотропията на разсеяната слънчева светлина в облачен ден. Когато дискът беше поставен върху леда, изследователите наблюдаваха образуването на пиедестал, макар и с умишлено ускорена скорост - в природата процесът на формиране може да отнеме няколко седмици.
Видеоклип на явлението, възпроизведен в лабораторията:
Кредит: CNRS
Sublimation-driven morphogenesis of Zen stones on ice surfaces, PNAS (2021). DOI: 10.1073/pnas.2109107118
Zen stones naturally placed atop pedestals of ice: a phenomenon finally understood, CNRS
