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优博开户:形成过程及其地貌演化特征

时间:2021/10/4 8:45:58   作者:   来源:   阅读:5   评论:0
内容摘要:北极的斯瓦尔巴群岛和火星表面有大量神秘而规则的石纹,令科学家着迷。这些花纹由大小不一的各种砾石组成,有的排列成多边形的空心石环,有的呈条纹状分布。在我国青藏高原、大兴安岭等多年冻土区也存在这种石纹,其形成机制尚不清楚。10月1日,国际知名学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)在线发表了一项由中国科学家团队牵头、日本...

北极的斯瓦尔巴群岛和火星表面有大量神秘而规则的石纹,令科学家着迷。这些花纹由大小不一的各种砾石组成,有的排列成多边形的空心石环,有的呈条纹状分布。在我国青藏高原、大兴安岭等多年冻土区也存在这种石纹,其形成机制尚不清楚。

10月1日,国际知名学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)在线发表了一项由中国科学家团队牵头、日本、美国和荷兰研究人员参与的研究。研究人员首次发现了地表颗粒物自组织过程中的“相分离”机制,揭示了冻土地区“规则有序模式”的形成过程及其地貌演化特征。

据该论文唯一通讯作者、华东师范大学生态与环境科学学院教授刘全兴介绍,地表系统中的颗粒物将不断聚集、分离并自发形成有序的空间结构。外部环境影响(风、冻融等)。这种现象称为自组织。这种特殊的机制,让表面颗粒物从无序中创造秩序,从简单到复杂,进而形成各种精致的表面图案。

1952年,计算机科学之父图灵首次用“反应-扩散”数学模型解释了一些自组织模式的形成机制。图灵提出自然界中复杂图案的形成原理与化学中的反应扩散机制相同。正是系统中两种物质的空间尺度相关反馈引起的空间均匀性的不稳定性,导致对称性的丧失,从而使系统中的自组织产生一些空间平稳模式。这个过程及其形成的模式被后人称为图灵模式。

目前,大量研究表明,图灵模式在生物学中广泛存在,如虎斑马鱼条纹、豹斑、鳄鱼牙齿的间距等。然而,由于地球演化过程的缓慢发展,其表面图案形成背后的物理机制仍不清楚。地表形态形成的理论模型认为,差异冻胀和空间横向压缩是导致地表颗粒物自组织运动的主要机制。然而,这个模型缺乏实验证据。



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