A kavicsok, mint történelmi tanúk

https://www.tessloff-babilon.hu/a-kavicsok--mint-tortenelmi-tanuk Föld, tudomány, világűr

A Curiosity szonda által küldött képek alapján biztosra vehető, hogy egykor volt folyó a Marson. Vagyis egykor ott is jelen volt az alapvető elem, amely az élet létezését is lehetővé teszi. A NASA ezt már régóta feltételezte, de biztosan csak a közelmúltban merték kijelenteni, éspedig magyar tudósok munkája nyomán. Ők ugyanis a kavicsok kopását vizsgáló, matematikai számítások alapján tudták ezt a tényt igazolni, amelyről a Nature Communications című szaklapban adtak hírt.

Szabó Tímea és egykori tanára, Domokos Gábor, a Gömböc egyik feltalálója, valamint az amerikai John P. Grotzinger (a Curiosity tudományos missziójának korábbi vezetőjével) és Douglas J. Jerolmack,  a University  of Pennsylvania geofizikusa együtt dolgoznak a marsi eredmények értékelésén, közös cikkükről itt lehet tájékozódni. De vajon miért éppen a kavicsok lettek a főszereplők?

 A kavicsok, mint történelmi tanúk
A folyami kavicsok csak látszólag jelentenek összevisszaságban létező tárgyakat. Az alakjukból és a tömegük változásaiból még az őket körülvevő folyók sebességére és egyéb jellemzőire is lehet következtetni. Ráadásul nemcsak a Földön, hanem bármely más bolygón is.

A kavicsok sajátos alakváltozása

A kavicsok, vízközeli kövek formálódása, alakja (morfológiája) régóta foglalkoztatja az emberiséget. Az ókori, görög tudós, Arisztotelész is sokat töprengett azon, hogy vajon milyen szabályszerűségek rejlenek a kavicsok alakváltozásai mögött, hiszen ezek meglehetősen feltűnőek.

Azt bárki könnyen megállapíthatja, hogy a különféle anyagokból álló, lehasadó, vagy épp ellenkezőleg, homokszemcsékből összeálló töredékek kezdetben élekkel rendelkeznek és hegyesek is lehetnek. Később azonban a környezetük hatására egyre gömbölydedebbek, simábbak lesznek, míg végül a kavicsok szinte tökéletesen simákká és jellemzően ovális vagy gömb alakúakká válnak. És bár Arisztotelész még nem írt fel képleteket a folyamatok modellszerű rögzítéséhez, de már sok fontos tényezőt rögzített. Tisztázta például, hogy mivel a kavicsok kölcsönösen koptatják egymást, ezeket csak együttesen lehet szemlélni, és azt is figyelembe kell venni, hogy egymáson kívül még milyen erők mozdítják arrább őket, az évszázadok során (transzportjelenségek).

Felismerte, hogy a helyi hatások (szél, súrlódás, víz) mellett a geológiai folyamatoknak is döntő szerepük van abban, hogy mikor milyen alakú lesz egy kavics, és hogy egy adott pontjából nézve mekkora lesz például a görbülete. Az egyértelmű volt, hogy a látvány mögött ismétlődő szabályszerűségeket mutató folyamatok állnak, de mindezek matematikai összegzésére egészen a huszonegyedik századig kellett várni. Ebben vált úttörővé a magyar kutató és matematikus, Domokos Gábor, aki a matematikai modellalkotás munkájába a brit Garry Gibbonst is bevonta. A későbbiekben pedig amerikai kollégákkal is dolgozott.

Miért fontos, hogy legyenek egyenletek is erről?

A kutatások egyik kiindulópontja az volt, hogy a folyók medrében található kavicsok a felsőbb szakaszokon nagyobbak és töredezettebbek, míg az alsóbbakban többnyire kisebbek és gömbölyűbbek. A kavicsok felülete tehát itt láthatóan attól kopik simára, hogy a folyó sodorja őket. Annak azonban már csöppet sem ennyire egyértelmű az oka, hogy miért lesznek egyúttal kisebbek is a kövek az alsó szakaszokon. Ennek ugyanis több magyarázata is lehet. Egyfelől nyilvánvaló, hogy a kopás egyúttal csökkentheti is a méretüket, de az is lehet, hogy eleve csak a kisebbeket szállítja magával a víz, és lejjebb ezért van több a kisebbekből.

 A kavicsok, mint történelmi tanúk
A víz két fázisban formálja át a köveket. Az elsőben csupán az éleiket faragja le, az alapvető méreteiken nem változtat. A második fázisban azonban már jelentősen csökkenti a méretüket, hogy végül eljuttassa a köveket a legtökéletesebb formához: a gömbhöz.

A kérdés tisztázása pedig azért fontos, mert ha ezt megtudjuk, akkor azt is pontosan le lehet írni, hogy mit jelentenek a kövek történetiségében a helyváltoztatások. Vagyis egy kő aktuális alakjából vissza lehet következtetni arra, hogy honnan indult, eddig mekkora távolságokat tett meg és milyen hatások érték út közben.

A kutatások során kiderült, hogy a folyókban érzékelhető jelenségben nem a sodródás, hanem a kopás a döntő. A kopás pedig két jól elkülöníthető fázisban megy végbe: a kőről először lecsiszolódnak az élek és a kiálló részek, amelynek során azonban a mérete (tehát a hossza és a szélessége) még nem változik. Ezután viszont már minden, további kopás fokozatosan elkezdi csökkenteni a kavics méretét, és ennek mértéke, folyamata immár matematikai képletté is formálható.

A kutatók a kavicsok formájából mára már pontosan meg tudták mondani, hogy mennyit vesztett a tömegéből, amiből pedig ki lehetett számolni, honnan indult. Domokos Gábornak ezzel összefüggésben az volt az egyik legfontosabb fölfedezése, hogy ami itt lezajlik, az hasonló, mint a hővezetés jelensége.

 A kavicsok, mint történelmi tanúk
Balra a Marson talált folyómeder, jobbra egy szintén kiszáradt földi folyómeder, hasonló kőzetekkel. Fotó: Curiosity / NASA / JPL

Ezt a következőképpen magyarázta el: "A kavicsoknak először az éles részét távolítja el a kopás, ez a folyamat pedig erős párhuzamot mutat a hővezetéssel, ami nem más, mint a hő térbeli és időbeli terjedése. A mi modellünkben a hőmérsékleti kiugrásnak a kavics görbülete felel meg – tehát például a kavicson egy csúcs egy kiugróan magas hőmérsékletű ponttal áll párhuzamban, és ez a kis helyen koncentrált hő igen gyorsan terjed szét egy testben" (További olvasnivaló.).

Fontos, hogy ez nemcsak formai analógia, hanem maguk a jelenséget leíró egyenletek is rokonok egymással. Geometriailag ez az élek gyors kopását követő lassú, a gömbhöz közelítő formaváltozásnak felel meg. Az alakváltozásokat és mennyiségvesztéseket leíró matematikai képletek tehát olyan általánosságokat fogalmaznak meg, amelyek mindenhol érvényesek, ahol kövekkel találkozunk. Mindezek alapján a magyar–amerikai kutató csoportnak a marsi fotók alapján egyértelműen sikerült bizonyítania, hogy a Curiosity látóterébe bekerült kavicsok a lelőhelyüktől nagyjából 30-40 kilométerre lévő Gale-kráter szélétől indulhattak el, és hogy ott valaha egy folyó hatásainak voltak kitéve. Hogy azután mikor és hogyan tűnt el a víz a Marsról, az már egy következő kérdés.

Lévai Júlia

 


Címkék:

állatkert  állatok  Antarktisz  Ausztrália  autó  baktérium  barlangok  betegség  Biblia  Budapest  buddhizmus  bútorok  búvárkodás  cidrimókus  denevér  díj  dory  édesség  éghajlat  egyensúly  egyház  egyiptom  elefánt  elektromosság  emberi test  emlős  építmények  Északi-sark  etimológia  eukaliptusz  fejlesztés  félelem  felfedezés  finommotorika  fizika  Föld  főzés  gyógyítás  gyógyszertár  háború  hajózás  halak  halál  halmazállapot  hideg  hiszti  hogyan működik  hőmérő  hüllők  időjárás  időszámítás  infrahangok  interjú  internet  iránytű  irodalom  iskolaérettség  iskolakezdés  játék  jelrendszer  kalóz  kapitalizmus  karácsony  karantén  kémia  kereskedelem  kétéltűek  Kína  klímaváltozás  koala  kommunikáció  kórház  koronavírus  közlekedés  Krisztus  kultúra  kultúrtörténet  léghajó  leguán  légzés  LOGICO  madarak  magasság  mágnes  mese  meteorológia  Mi MICSODA  mikroszkóp  mitológia  mítoszok  Nikola Tesla  Nobel-díj  növények  nyomozás  óceán  ókor  olimpia  olvasás  Oroszország  orvoslás  öltözködés  őskor  pedagógus  pszichológus  pulzus  rajz  rák  receptek  régészet  repülés  robot  rovarok  sárkány  sejtek  sport  szellemek  szépség  szerzetesrendek  szimbólum  táplálkozás  távíró  technika  tél  tenger  terhesség  természet  természeti jelenségek  természeti katasztrófák  természettudomány  teszt  tobzoska  történelem  tudomány  tüntetés  újkor  ultrahang  ünnep  vadnyugat  vallás  Városliget  vasút  védőoltás  vidámpark  vidra  világűr  vírus  víz  vulkán  zarf