Hier is waarom de geometrische patronen in zoutvlaktes over de hele wereld er zo gelijk uitzien.

Van Death Valley tot Chili tot Iran, vergelijkbaar grote veelhoeken van zout vormen zich in playas over de hele wereld - en het ondergrondse vloeistofstroom kan de sleutel zijn tot het oplossen van het langdurige raadsel van waarom.

Geometrische vormen zoals vijfhoeken en zeshoeken vormen spontaan in een breed scala aan geologische omgevingen. Gedroogde modder, ijs en rots barsten vaak in veelhoeken, maar deze patronen neigen sterk te variëren in grootte.

Dus waarom zijn alle playas zo aanhoudend vergelijkbaar? Het antwoord ligt ondergronds, stelt natuurkundige Jana Lasser en haar collega's voor op 24 februari in Physical Review X. Met geavanceerde wiskundige modellen, computersimulaties en experimenten uitgevoerd op Lake Owens in Californië, verbond het team wat ze op het oppervlak zagen met wat eronder gebeurde.

"Vloeistofstromen en convectie onder de grond kunnen uniek uitleggen waarom de patronen zich vormen", zegt Lasser, van de Technische Universiteit Graz in Oostenrijk.

Deze 3D-benadering was essentieel om de universaliteit van zoute veelhoeken te verklaren.

Zoutvlaktes vormen zich op plaatsen waar regenval schaars is en er veel verdamping is (SN: 12/5/07). Grondwater dat naar de oppervlakte sijpelt, verdampt en laat een korst van zouten en andere mineralen achter die in het water waren opgelost. Het meest opvallend is dat dit proces resulteert in lage ruggen van geconcentreerd zout die de playa in veelhoeken verdelen: voornamelijk zeshoeken met een aantal vijfhoeken en andere geometrische vormen.

Het type zout varieert van de ene playa tot de andere. Tafelzout, of natriumchloride, domineert in sommige playas, maar andere hebben meer sulfietzouten. En de zoutkorsten zelf variëren in dikte van enkele millimeters tot enkele meters. Die variatie lijkt de reden waarom eerdere pogingen om de patronen van de playas te beschrijven, mislukten.

Of de korsten nu meter- of millimeterdik zijn, zoutpannen hebben veelhoeken die 1 tot 2 meter breed zijn. Eerdere modellen gebaseerd op barsten, uitzetting en andere fenomenen die beschrijven hoe modder en rotsen barsten, produceren in plaats daarvan veelhoeken met maten die variëren afhankelijk van de dikte van de korst.

Terwijl grondwater vanaf het oppervlak verdampt, concentreert het zout in het resterende grondwater. Die zoute wateren, nu dichter en zwaarder, zinken en dwingen ander minder dicht water omhoog. Lasser en haar collega's toonden aan dat na verloop van tijd de circulatie, bekend als convectie, de dalende pluimen van zouter water in een netwerk van verticale lagen duwt. Op het oppervlak boven deze lagen verzamelt zich meer zout, dus daar groeien dikke zoutruggen. Dunnere zoutkorsten vormen zich daartussen, waar minder zout water spontaan de karakteristieke veelhoeken vormt die worden gedeeld door playas over de hele wereld.

De vergelijkingen die de onderzoekers gebruikten, beschrijven de relatieve zoutgehalte van het grondwater, de druk binnen de vloeistof en de snelheid waarmee het water circuleert. Computersimulaties die de volledige complexiteit van het 3D-probleem omarmden, begonnen zonder zoutkorst of veelhoeken en produceerden iets dat veel lijkt op echte playas.

"Dit vloeistofdynamische model is veel logischer dan een model dat negeert wat er onder het oppervlak gebeurt", zegt natuurkundige Julyan Cartwright van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad, gevestigd in Granada en niet betrokken bij het onderzoek.

Tests op Lake Owens hielpen het team het model te verifiëren en te verfijnen. "Fysica is zoveel meer dan alleen voor een computer zitten", zegt Lasser: "en ik wilde iets doen dat experimenten omvat."

Het meer droogde op in de jaren 1920 toen water werd omgeleid naar Los Angeles. De afgezette mineralen op de resterende zoutvlakte omvatten grote natuurlijke concentraties van arseen, die wegwaaien met het stof dat door de wind wordt opgeworpen - waardoor ernstige gezondheidsrisico's ontstaan. Onder andere remedieringsinspanningen is pekel op het meerbed gepompt om te proberen een stabielere zoutkorst te creëren (SN: 11/28/01). Die menselijke interventie gaf de onderzoekers de kans om hun ideeën op een gecontroleerde manier te testen.

"Het hele gebied is verwoest," zegt Lasser, "maar voor ons was het de perfecte onderzoeksomgeving."

Onze missie is om accurate, boeiende wetenschappelijke nieuwsberichten aan het publiek te leveren. Die missie is nog nooit zo belangrijk geweest als vandaag.

Als non-profit nieuwsorganisatie kunnen we het niet zonder jou doen.

Je steun stelt ons in staat om onze inhoud gratis en toegankelijk te houden voor de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs. Investeer in kwalitatieve wetenschapsjournalistiek door vandaag te doneren.