大自然充滿了重復的模式，這些模式是我們世界之美的一部分。一個國際團隊，包括華盛頓大學的一名研究人員，使用現(xiàn)代工具來解釋寒冷景觀中形成的石頭的重復模式。
這項于 10 月 5 日發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上的新研究使用實驗工具來展示在凍土上隨機生長的冰針如何逐漸將巖石移動成規(guī)則的、重復的模式。該團隊主要位于中國和，結合新穎的實驗和計算機建模，以新的理論見解來描述這些引人注目的特征。
共同作者、華盛頓大學地球與空間科學名譽教授、第四紀研究中心成員伯納德·哈萊特(Bernard Hallet)說：“這些在沒有人類干預的情況下形成的驚人模式在自然界中非常引人注目。”“這就像一個花園，但園丁在哪里?”
Hallet 專門研究在極地、高山和其他寒冷環(huán)境中形成的模式。圖案的原因之一是針冰。隨著溫度的下降，土壤中所含的水分會長成從地面伸出的冰晶尖峰。
“當你在一個寒冷的夜晚后走出后院，感覺腳底有點緊縮時，你可能是在針冰上行走，”哈萊特說。
隨著針狀冰的形成，它往往會推起土壤顆粒，如果有的話，還會推起小石頭。Hallet 說，與巖石覆蓋的區(qū)域相比，在裸露的土壤上可以形成更多的針狀冰。冰針會稍微取代裸露區(qū)域的任何剩余石頭。多年來，石頭開始成群結塊，使裸露的斑塊基本上沒有石頭。
“這種選擇性生長涉及石頭大小、土壤中的水分和冰針生長之間的有趣反饋，”Hallet 說。
Hallet此前曾審閱過第一作者李安元的另一篇科學論文，李安元曾在紹興大學工作，現(xiàn)在在筑波大學工作。兩人開始合作，將 Hallet 長期研究自然界模式的專業(yè)知識與 Li 及其合作者在實驗科學和計算機建模方面的背景相結合。
華東師范大學的資深作者Quan-Xing Liu通過田野調查和實驗室實驗來理解自然界中的自組織模式。在這項研究中，實驗裝置是一塊平坦的潮濕土壤，每邊 1 英尺多一點(0.4 米)，從表面均勻分布的石頭開始。研究人員通過 30 次凍融循環(huán)進行了實驗。到那個時候結束時，規(guī)則的模式開始出現(xiàn)。
“這些視頻非常引人注目，它們表明冰剛剛升起，在一個循環(huán)中它會推起石頭并將它們稍微移動到一邊，”Hallet 說。“由于這些實驗以及相關人員分析這些結果的能力，我們對這些特征有了更切實的、定量的描述。”
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