Na superfície congelada do Lago Baikal, na Sibéria, a natureza faz arte.
Lá, no lago congelado, pedras podem ser encontradas se equilibrando sobre pedestais estreitos de gelo em cavidades rasas, como se cuidadosamente esculpidas e colocadas. Elas são chamadas de ‘pedras Zen’, e os cientistas finalmente descobriram como essas formações ocorrem – reproduzindo o fenômeno em laboratório.
A pedra, descobriram os físicos, atua como uma espécie de guarda-chuva, protegendo apenas uma pequena coluna de gelo da radiação solar e evitando que ela se sublime, resultando em uma fina estrutura de gelo que sustenta a pedra.
Além disso, a irradiância do corpo negro no infravermelho distante da própria pedra cria uma depressão rasa ao redor da base do pilar.
“As pedras Zen são estruturas naturais fascinantes que consistem em uma pedra sobre um pedestal de gelo esguio, cuja origem há muito foi mal compreendida”, explicam os físicos Nicolas Taberlet e Nicolas Plihon, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica na França, em seu novo estudo.
“Demonstramos que eles são causados por uma variação na taxa de sublimação do gelo circundante, o que leva à formação lenta de um pedestal, somando-se aos poucos relatos de formação de padrão impulsionada por sublimação.
“A compreensão desse processo lança luz sobre outros processos de ablação diferenciais encontrados em superfícies de gelo, como geleiras cobertas de destroços, cuja existência é ameaçada pelo aquecimento global e corpos gelados no espaço.”
As pedras Zen são incrivelmente bonitas, o que levou ao compartilhamento viral, com postagens de imagens em sites populares atribuindo o fenômeno à erosão eólica.
No entanto, como Taberlet e Plihon notam, essas formações não mostram nenhum sinal de desgaste mecânico que estaria associado à ablação pelo vento; e as pedras Zen podem ser encontradas até mesmo em cavernas, o que oferece certo nível de proteção contra os elementos.
Os pesquisadores procuraram explorar os mecanismos de formação desses pedestais de gelo, recriando o processo em uma câmara de vácuo em um laboratório. Um disco de alumínio representando a pedra foi colocado sobre um bloco de gelo, que então sublimado sob radiação infravermelha de corpo negro das paredes da câmara.
Na ausência de um disco de alumínio, o gelo sublimava isotropicamente (uniformemente), mimetizando a isotropia da luz solar difusa em um dia nublado. Quando o disco foi colocado no gelo, os pesquisadores observaram a formação de um pedestal, embora em uma taxa deliberadamente acelerada – na natureza, o processo de formação pode levar várias semanas.
Em seguida, eles empregaram modelagem numérica para ajudá-los a entender o que estava acontecendo. Isso revelou que a radiação solar difusa sublima a superfície do gelo – isto é, transforma-o diretamente em vapor, contornando o estágio líquido.
No entanto, a presença da rocha resulta em uma taxa desigual de sublimação. A rocha atua como uma espécie de guarda-chuva, deixando a coluna delgada mais protegida da radiação para sublimar por último.
A cavidade na base da coluna – conforme, notaram os cientistas, ao formato da rocha – era um pouco mais desconcertante. No entanto, Taberlet e Plihon foram capazes de mostrar que estes são moldados pela radiação infravermelha de corpo negro emitida pela própria pedra, que emite na faixa de temperatura de -20 a 0 graus Celsius.
“Embora o efeito guarda-chuva seja dominante em relação à dinâmica geral das pedras Zen, o infravermelho distante emitido pela pedra é um efeito secundário necessário, que cria a depressão em torno do pedestal”, eles escrevem em seu artigo.
Isso, disseram os pesquisadores, é muito diferente da formação de uma estrutura natural de formato muito semelhante, mas muito maior – as mesas das geleiras. Eles se formam quando a luz solar direta derrete o gelo ao redor de uma grande rocha, criando um objeto que se parece muito com uma mesa.
“As mesas de geleira se formam porque a rocha pode atuar como um isolante térmico e, portanto, suas propriedades térmicas (condutividade e calor específico) são cruciais. A conclusão é exatamente oposta para as pedras Zen, conforme demonstrado por nossos experimentos”, explicam os pesquisadores.
“Além disso, como a condução de calor dentro das mesas das geleiras é crucial, existe uma espessura mínima (que depende do material) abaixo da qual a pedra afunda profundamente no gelo em vez de formar uma mesa. Este regime não pode ser observado nas condições em que as pedras Zen forma, e mesmo uma pedra muito fina levará a um pedestal de gelo. “
Publicado em 29/09/2021 15h00
Artigo original: