Všechny stalagmity dodržují matematické pravidlo, zjistili vědci po vytvoření rovnic, které ukazují, jak se dramatické minerální formace vyvíjejí do různých tvarů.
Nové matematické popisy by mohly pomoci vědcům získat přesnější data o minulých klimatických podmínkách, poznamenali vědci ve studii, která bude zveřejněna v týdnu od 13. října v časopise PNAS.
Stalagmity mohou ze dna jeskyní vyrůst až do výšky stovek stop a mohou mít mnoho různých tvarů – od ostrých, úzkých kuželů až po široké pahorky s plochým vrcholem. Vznikají, když voda bohatá na minerály kape ze stropu jeskyně na zhruba stejné místo po tisíce let, kde se neustále ukládá vápenec ve věži vyrůstající ze dna jeskyně.
V nové studii Szymczak a jeho kolegové vyvinuli sadu matematických rovnic, které popisují, jak všechny tyto tvary vznikají. Zjistili, že tvar, který stalagmit nakonec přijal, je řízen rychlostí, jakou voda kape ze stropu jeskyně na stalagmit, a tím, jak rychle zanechá kalcit v této vodě. Ty mohou být reprezentovány jedinou hodnotou zvanou Damköhlerovo číslo.
Rychle tekoucí voda kapající ze stropu jeskyně má tendenci vytvářet špičaté, kuželovité stalagmity, zatímco voda, která kape pomaleji na stejné místo, vytváří tlustší, sloupovité stalagmity. Když voda kape dolů z velké výšky nebo nekape přesně na stejné místo, mohou se tvořit široké stalagmity s plochými vrcholy.
Vědci poté potvrdili své rovnice porovnáním očekávaných tvarů stalagmitů za různých podmínek se skutečnými stalagmity odebranými z Postojnské jeskyně ve Slovinsku.
„Když jsme porovnávali naše analytická řešení se skutečnými jeskynními vzorky, shoda byla pozoruhodná,“ spoluautor studie Matěj Liparuvedl v prohlášení fyzický geograf z Výzkumného centra Slovinské akademie věd a umění. „Ukazuje to, že i za přirozených, chaotických podmínek existuje základní geometrie.“
Vědci by mohli tuto geometrii použít k získání přesnějších dat o minulém klimatu z formací, napsali autoři ve studii. Podobně jako letokruhy rostou stalagmity ve vrstvách a zaznamenávají informace o srážkách a teplotě v průběhu času. Vědci používají poměry různých forem nebo izotopů uhlíku v každé vrstvě k extrakci těchto informací. Tvar stalagmitů ovlivňuje, jak se tyto vrstvy ukládají, což by zase mohlo ovlivnit to, jak vědci interpretují podmínky, za kterých rostly.
„Stalagmity jsou přírodní klimatické archivy, ale nyní vidíme, že jejich geometrie zanechává svůj vlastní otisk v izotopovém záznamu,“ spoluautor studie Anthony Laddchemický inženýr na Floridské univerzitě, uvedl v prohlášení. „Rozpoznání tohoto efektu nám umožní získat spolehlivější informace o minulých klimatických podmínkách.“
