Diverse forme di stalagmiti all'interno di una grotta, la cui crescita segue una precisa regola matematica.

Le stalagmiti, le imponenti formazioni minerali che crescono dal pavimento delle grotte, non sono casuali nella loro forma. Un nuovo studio ha scoperto che la loro crescita, che può dare origine a coni sottili, colonne massicce o tumuli piatti, aderisce a una singola e semplice regola matematica. Questa scoperta non solo svela l'eleganza nascosta della natura, ma fornisce ai climatologi uno strumento più preciso per decifrare il clima del passato. ARTICOLO COMPLETO

Il numero di Damköhler: la regola che governa la forma
Un team di fisici e geografi ha sviluppato un modello matematico che descrive come le diverse forme delle stalagmiti prendono vita. Hanno scoperto che la geometria finale è controllata da un unico parametro, rappresentato da un valore chiamato "numero di Damköhler". Questo numero esprime l'equilibrio tra due processi fondamentali:

1. La velocità di gocciolamento dell'acqua: la rapidità con cui l'acqua ricca di minerali cade dal soffitto della grotta. 2. La velocità di deposizione della calcite: la rapidità con cui la calcite (carbonato di calcio) disciolta nell'acqua precipita e si solidifica, contribuendo alla crescita della stalagmite.

Il modello prevede che un flusso d'acqua veloce tende a creare stalagmiti appuntite e a forma di cono. Al contrario, un gocciolamento più lento forma stalagmiti più spesse e colonnari. Se l'acqua cade da una grande altezza o si disperde su un'area più ampia, si formano stalagmiti larghe con la cima piatta. I ricercatori hanno validato le loro equazioni confrontando le forme previste dal modello con campioni reali prelevati dalla grotta di Postojna in Slovenia, trovando una corrispondenza notevole.

Un archivio climatico più accurato
Le stalagmiti sono archivi naturali del clima. Similmente agli anelli degli alberi, crescono in strati che registrano informazioni sulle condizioni ambientali del passato, come le precipitazioni e la temperatura. Gli scienziati estraggono questi dati analizzando i rapporti tra diversi isotopi (forme dello stesso elemento) di carbonio e ossigeno intrappolati in ogni strato.

Tuttavia, finora non si era compreso appieno come la forma stessa della stalagmite potesse influenzare la deposizione di questi strati e, di conseguenza, alterare i dati registrati. La nuova scoperta è cruciale perché dimostra che "la geometria lascia la sua impronta sulla registrazione isotopica", come ha spiegato Anthony Ladd, co-autore dello studio.

Correggere il passato per prevedere il futuro
Comprendendo la regola matematica che governa la crescita, i paleoclimatologi possono ora "decontaminare" i dati climatici, correggendo la distorsione introdotta dalla geometria specifica di ogni stalagmite. Questo permetterà di ottenere ricostruzioni delle condizioni climatiche passate molto più precise e affidabili. Affinare la nostra conoscenza dei climi antichi è fondamentale per migliorare l'accuratezza dei modelli che usiamo oggi per prevedere i cambiamenti climatici futuri.

La scoperta che la complessa e variegata bellezza delle stalagmiti può essere descritta da una singola ed elegante legge matematica è una testimonianza dell'ordine sottostante ai processi naturali. Per la scienza del clima, questo non è solo un risultato esteticamente appagante, ma uno strumento pratico che ci aiuterà a leggere con maggiore chiarezza la lunga storia del nostro pianeta, scritta goccia dopo goccia nella pietra.

 

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