Les dunes en croissant et les rivières sinueuses peuvent « oublier » leurs formes initiales car elles sont sculptées et remodelées par le vent et l'eau tandis que d'autres formes de relief gardent un souvenir de leur forme passée, suggère une nouvelle analyse en laboratoire par une équipe de mathématiciens.

"Demander comment ces sculptures naturelles sont nées est plus qu'une simple curiosité car enfermées dans leurs formes se trouvent des indices sur l'histoire d'un environnement, " explique Leif Ristroph, professeur adjoint au Courant Institute de l'Université de New York et auteur principal de l'article, qui paraît dans le journal Liquides d'examen physique . "Dans nos expériences en laboratoire, nous avons constaté que certaines formes gardent une « mémoire » de leurs conditions de départ au fur et à mesure qu'elles se développent tandis que d'autres « oublient » complètement le passé et prennent de nouvelles formes. »

Les auteurs de l'article, qui comprenait également Megan Davies Wykes, un ancien chercheur postdoctoral au Courant Institute et actuellement chercheur postdoctoral à l'Université de Cambridge, Jinzi Huang, un doctorant en mathématiques, et George Hajjar, un premier cycle de NYU, notez que cette compréhension est vitale pour la datation géologique et pour comprendre comment les paysages se forment.

La "mémoire" de la forme et sa "perte" - ou la rétention ou le départ de formations antérieures - sont des problèmes clés en géomorphologie, le domaine d'étude qui essaie d'expliquer les formes de relief et le visage en développement de la Terre et d'autres surfaces célestes. La morphologie, ou la forme d'un paysage, est le premier et le plus direct indice de son histoire et sert de fenêtre scientifique pour une série de questions, telles que la déduction de l'eau qui coule sur Mars dans le passé ainsi que les canaux d'érosion et les îles fluviales d'aujourd'hui.

« La réponse à la question « Qu'est-ce qu'il y a dans une forme ? » repose sur cette propriété de mémoire, " explique Ristroph, qui dirige le laboratoire de mathématiques appliquées de NYU, où la recherche a été menée.

Pour faire la lumière sur ces phénomènes, Ristroph et ses collègues ont reproduit les minéraux solubles de la nature, tels que le calcaire, avec un substitut prêt à l'emploi :des morceaux de bonbons durs. Spécifiquement, ils ont cherché à comprendre comment les bonbons se dissolvaient pour prendre différentes formes lorsqu'ils étaient placés dans l'eau.

Pour imiter différentes conditions environnementales, ils ont moulé le bonbon dans différentes formes initiales, ce qui a conduit à des conditions d'écoulement différentes lorsque la surface s'est dissoute. Leurs résultats ont montré que lorsque le bonbon se dissolvait le plus fortement de sa surface inférieure, il avait tendance à conserver sa forme générale, reflétant une mémoire presque parfaite. Par contre, lorsqu'il est dissous de sa surface supérieure, le bonbon avait tendance à effacer ou « oublier » toute forme initiale donnée et à former une structure en pointe vers le haut.

La principale différence, l'équipe a trouvé, est le type d'écoulement d'eau qui « lèche » et remodèle le bonbon. Les écoulements turbulents sur la face inférieure ont tendance à dissoudre le bonbon à une vitesse uniforme et ainsi à préserver la forme. L'écoulement régulier sur une surface supérieure, cependant, transporte la matière dissoute d'un endroit à l'autre, ce qui modifie la vitesse de dissolution et entraîne des changements de forme.

"Les bonbons dans l'eau peuvent sembler loin de la géologie, mais il y a en fait des paysages entiers taillés dans des minéraux se dissolvant dans l'eau, leurs formes révélées plus tard lorsque la nappe phréatique recule, " ajoute-t-il. " Des grottes, gouffres, des piliers de pierre et d'autres types de terrains escarpés sont nés de cette façon."