L’origine des mystérieux motifs en nid d’abeille trouvés dans les déserts de sel du monde entier

Les déserts de sel sont parmi les endroits les plus extrêmes et les plus inhospitaliers de la planète et leurs structures bizarres et surnaturelles en forme de polygone attirent des centaines de milliers de touristes chaque année.

Ils se produisent dans des régions telles que le bassin Badwater de Death Valley en Californie et le Salar de Uyuni au Chili, où ils ont servi de toile de fond à la planète désertique Crait dans « Star Wars : The Last Jedi ».

Aujourd’hui, une équipe impliquant des chercheurs de l’Université de Nottingham Trent et de la TU Graz en Autriche a pu expliquer l’origine de ces motifs, ainsi que leur forme et leur taille emblématiques. La recherche est publiée dans la revue Examen physique X.

Auparavant, on soupçonnait que la croûte de sel du désert s’assèche et que des fissures se forment, autour desquelles les motifs se développent. Une autre hypothèse suggérait que la croûte de sel se développe continuellement et se plie par manque d’espace, formant les motifs.

Cependant, aucune de ces explications ne tient compte de la taille constante – toujours un à deux mètres – et de la forme en nid d’abeille.

Une explication plus plausible a maintenant été fournie par des chercheurs, qui décrivent comment la convection de l’eau saline dans le sous-sol est responsable de la formation en nid d’abeille des motifs salins.

La taille constante des caractéristiques et la vitesse à laquelle les motifs se développent peuvent également être attribuées à cela, disent-ils.

Pour aller au fond de ce mystère de la nature, l’équipe a combiné les domaines de recherche de la dynamique des fluides de la physique et de la géomorphologie des géosciences et a étudié le phénomène sous plusieurs angles.

Ils ont observé dans des expériences en laboratoire comment l’eau saline se déplace dans des sols sableux et ont analysé dans des simulations numériques l’échelle de longueur des motifs dans différentes conditions. Dans deux études sur le terrain en Californie, ils ont observé les modèles dans la nature et collecté des échantillons pour montrer que les courants dans le sous-sol reflètent les modèles visibles à la surface.

Ils ont été le premier groupe de recherche à enregistrer dans une vidéo comment le modèle de sel se développe.

Les preuves recueillies par les chercheurs lors d’expériences, de simulations et d’études sur le terrain pointent toutes vers une image cohérente.

Le mécanisme moteur de la formation du motif est la convection ou la circulation de l’eau salée dans le sol sous la croûte de sel. Les déserts de sel dans lesquels ces modèles se produisent ne sont en aucun cas secs et les eaux souterraines très salées atteignent souvent jusqu’à se trouver directement sous la croûte de sel. Dans ces déserts, vous atteindrez rapidement cette eau en creusant à la main, même si elle serait beaucoup trop salée pour être bue.

Lorsque cette saumure s’évapore ensuite sous le chaud soleil d’été, le sel reste. Cela rend l’eau souterraine directement sous la surface plus salée, et donc plus lourde que l’eau plus douce qui se cache encore en dessous. Si cette différence de salinité est suffisamment élevée, l’eau plus salée près de la surface commence à descendre vers le bas, tandis que l’eau plus douce monte d’en bas.

Semblable à l’eau chaude et froide circulant par convection dans les radiateurs, des rouleaux de convection d’eau salée et moins salée se forment dans le sous-sol.

Un seul rouleau de convection aurait une forme circulaire, ce qui maximise le volume enfermé par le rouleau tout en minimisant sa circonférence. Cependant, lorsque de nombreux rouleaux de convection se développent les uns à côté des autres dans le sol, ils sont « pressés » les uns contre les autres et produisent des motifs hexagonaux en forme de nid d’abeille, le long des bords desquels de l’eau très salée coule.

Dans les endroits où la teneur en sel est particulièrement élevée, le sel cristallise également davantage en surface. Au fil du temps, la croûte résultante forme les bosses et les bords surélevés qui créent le motif de sel en nid d’abeille.

Le premier auteur, le Dr Jana Lasser de TU Graz, a déclaré : « C’est un excellent exemple de recherche fondamentale axée sur la curiosité. La nature nous présente un casse-tête évident et fascinant qui stimule notre curiosité et nous incite ainsi à le résoudre, même sans aller plus loin. » possibilité d’application en tête. »

En plus de satisfaire la curiosité, une compréhension de la topographie des déserts de sel aide à prédire la quantité de poussière riche en minéraux qui sera délogée de la surface des déserts de sel et tourbillonnera dans l’atmosphère. Cette poussière joue à son tour un rôle important dans la formation des nuages ​​et le transport des minéraux dans les océans.

Le Dr Lucas Goehring, professeur agrégé de physique à l’École des sciences et technologies de l’Université de Nottingham Trent, a déclaré : « Dans les déserts de sel, la première chose que vous voyez – presque la seule chose que vous voyez – est un patchwork sans fin d’hexagones et d’autres formes ordonnées. Certains 50 millions de touristes ont visité ces modèles rien qu’à Death Valley, et le paysage fantastique exige une explication.

« Ce que nous avons montré, c’est qu’une explication simple et plausible existe, mais cachée sous le sol. Les motifs de surface reflètent le lent renversement de l’eau salée dans le sol, un phénomène un peu comme les cellules de convection qui se forment dans une fine couche de eau frémissante.

« Bien que beau, le vent soufflant sur les déserts de sel est une source majeure de poussière atmosphérique, et nos résultats aideront à comprendre des processus comme celui-ci dans les environnements désertiques. »

L’étude a également impliqué l’Institut Max Planck pour la dynamique et l’auto-organisation à Göttingen, l’Université de Southampton, l’Université de Leeds, l’Université de Göttingen et l’Université d’Oxford.