Recherche de physiciens de l'Université de Varsovie : une goutte creuse une roche, y enregistrant l'histoire du climat

L'eau, par une érosion lente mais constante, façonne la surface de la Terre, creusant des roches solubles. Une équipe internationale de chercheurs, dont des Polonais, a découvert que les formes des canaux verticaux dans les roches calcaires, appelées bougies karstiques, préservent un enregistrement de l'histoire du climat.

Des recherches menées par des scientifiques de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie, de l'Université de Floride et de l'Institut des sciences de la Terre d'Orléans - publiées dans la revue Physical Review Letters - montrent qu'au fil du temps, ces bougies évoluent vers une forme invariante - une forme idéale qui ne change pas au cours de la croissance ultérieure, stockant ainsi des informations sur les précipitations atmosphériques au moment de la formation des bougies - peut-on lire dans un communiqué de presse envoyé par la Faculté de physique de l'Université de Varsovie.

Dans des expériences microfluidiques, les chercheurs auraient recréé le processus de fabrication de bougies à l'échelle du laboratoire en observant l'eau sculpter des canaux dans des cellules d'écoulement recouvertes de gypse. Cela a intrigué les chercheurs.

« Bien que la dissolution se soit initialement déroulée de manière chaotique, seuls quelques canaux allongés ont finalement émergé, chacun d'eux prenant une forme stable et caractéristique et s'allongeant sans la modifier. Les bougies karstiques se comportent exactement de la même manière dans la nature », a déclaré le premier auteur de l'article, Stanisław Żukowski, titulaire d'un master en sciences, doctorant à la Faculté de physique de l'Université de Varsovie et de l'Université Paris-Cité.

Dériver une formule mathématique pour décrire cette forme a été un défi majeur pour les chercheurs. « Capturer la forme invariante a nécessité l'utilisation d'outils mathématiques avancés combinant dynamique des fluides et transport réactif. Cela a permis de modéliser la manière dont l'eau de pluie s'infiltre dans les roches calcaires et façonne les bougies karstiques », a expliqué le professeur Dr Hab. Piotr Szymczak de la Faculté de physique de l'Université de Varsovie, auteur correspondant de la publication.

« La théorie montre que les fortes précipitations favorisent la formation de tubes allongés, tandis que lors de précipitations plus faibles, les canaux formés sont plus larges et plus arrondis. La forme des bougies karstiques préserve donc un enregistrement des conditions climatiques passées », ont souligné les chercheurs.

Comme le soulignent les auteurs de la publication, la compréhension des mécanismes de formation des canaux de dissolution dans les roches est également d’une importance pratique : elle peut aider à optimiser les processus de stockage souterrain du CO₂ ou d’extraction du pétrole brut.

« L'émergence de formes invariantes de bougies karstiques illustre parfaitement comment des lois physiques simples conduisent à la création de formes complexes dans la nature, à l'instar des flocons de neige, des deltas fluviaux ou des structures cristallines. C'est un pas vers la découverte, goutte à goutte, du plan caché de la nature », peut-on lire dans l'information.

L'œuvre a été créée dans le cadre d'une subvention du Centre national des sciences. (BOUILLIE)

akp/agt/

La Fondation PAP vous permet de réimprimer gratuitement des articles du service Science en Pologne à condition que vous nous informiez par e-mail une fois par mois de l'utilisation du service et que vous fournissiez la source de l'article. Dans les portails et les services Internet, veuillez inclure l'adresse liée : Source : naukawpolsce.pl, et dans les revues l'annotation : Source : Nauka w Polsce Service - naukawpolsce.pl. L'autorisation ci-dessus ne s'applique pas aux informations de la catégorie « Monde » et aux photographies et vidéos.