Загадка арктических узоров на вечной мерзлоте решена с помощью Оублека
На склонах арктических холмов можно наблюдать странные геометрические структуры: пологие террасы, чередующиеся с округлыми «языками» почвы у их основания. Эти образования — следствие солифлюкции, медленного сползания частично оттаявшей вечной мерзлоты вниз по склону. Их происхождение долго оставалось загадкой для учёных. Новое исследование, опубликованное в *AGU Advances*, предлагает объяснение — и оно приходит из неожиданного источника: физики Оублека.
Что такое Оублек и причём здесь почва
Оублек — суспензия кукурузного крахмала в воде, знакомая как школьный эксперимент. Это неньютоновская жидкость: при медленном воздействии она течёт как жидкость, а при резком ударе затвердевает. Мёрзлый грунт в арктических условиях ведёт себя похожим образом — только в иных временны́х и пространственных масштабах.
Исследователи сопоставили доступные аналогии и обнаружили, что поведение частично оттаявшего грунта лучше всего описывается именно неньютоновской моделью: его скорость течения зависит от приложенного напряжения нелинейным образом.
Как это работает в Арктике
Арктические склоны покрыты вечной мерзлотой. Летом верхний слой — «деятельный слой» — оттаивает, насыщается водой и начинает медленно сползать вниз. Скорость движения составляет всего миллиметры — сантиметры в год, и именно эта крайняя медлительность делала наблюдение за формированием узоров практически невозможным: для их образования нужны сотни лет.
Команда учёных использовала математическое моделирование вместо полевых экспериментов. Проверив несколько конкурирующих гипотез — ньютоновскую вязкость (как у краски, текущей по стене), складчатые неустойчивости (как в потоке застывающей лавы) и механизм волн на воде — они отвергли все эти аналогии и пришли к неньютоновской модели.
Механизм, который они предложили, выглядит так: влажная мёрзлая почва накапливается у оснований склонов (там, где скорость течения снижается), постепенно формируя округлые «языки». Над ними образуются пологие террасы, создавая характерный «лестничный» рельеф. Скорость течения и накопления зависит от содержания влаги — поэтому узоры варьируются в зависимости от условий конкретного места.
Климатическое значение
Понимание механизма образования солифлюкционных структур важно для практики:
**Нестабильность склонов.** По мере глобального потепления деятельный слой углубляется и расширяется по площади. Это меняет интенсивность солифлюкционных процессов, и предсказание этих изменений необходимо для инженерного планирования в Арктике — строительства дорог, трубопроводов и зданий.
**Марс.** Аналогичные узоры обнаружены на поверхности Красной планеты. Их изучение на Земле помогает реконструировать климатические условия прошлого Марса — в частности, периоды, когда там могла существовать жидкая вода.
Читайте также по теме: климатических наблюдениях за Землёй.
Следующий шаг исследователей — проверка модели в полевых условиях. Это крайне непросто: наблюдать формирование солифлюкционных структур «в реальном времени» невозможно из-за их многовекового масштаба. Однако существуют местонахождения с частично сформированными структурами, которые могут дать подсказки.
