微型沙丘是由堅硬表面上的沙子彈跳形成的。一個新模型解釋了它們在地球和火星上的生長。南安普頓大學與法國研究機構合作開展的一項新研究揭示了海灘和沙漠中小沙丘的形成方式。盡管人們對大型沙漠沙丘的形成過程有了很好的了解，但現有的理論還無法解釋海灘度假時常見的小規模沙丘是如何形成的。

納米比亞沙漠的地面激光掃描。圖片來源：南安普頓大學

該研究結果發表在《美國國家科學院院刊》上，揭示了這些所謂的“原始沙丘”在地球上是如何形成的，也可能為火星和其他行星上類似的形成提供見解。

領導這項研究的南安普頓大學教授喬·尼爾德 (Jo Nield) 表示：“這些是規模較小的沙床形態，在風停或海浪將它們沖走之前，人們會親眼看到它們在海灘上形成。”

關于撒哈拉沙漠中巨大波浪形沙丘的形成理論，假設沙漠中存在近乎無限量的柔軟干燥的沙子，這些沙子被風吹起并沉積下來。但這并不能解釋這些小沙丘是如何在海灘等潮濕表面或堅硬的礫石區域形成的。

研究人員在納米比亞的微型沙丘上進行實地研究。圖片來源：南安普頓大學

原始沙丘的詳細研究一直頗具挑戰性，因為它們體積小，通常只有幾厘米高，而且形成和生長迅速，在短短30分鐘內就能達到6厘米高。它們消失的速度也和出現的速度一樣快。

這個國際研究團隊的成員來自南安普敦、巴黎、牛津、拉夫堡、伊利諾伊和丹佛，他們首次利用納米比亞沙漠的高分辨率激光掃描捕捉到了這些小沙丘的形成過程。

他們發現，在更堅硬、更穩固的表面上移動的沙子會彈得更高，而且受風吹拂的程度也更大。一旦沙子落在更柔軟、有波紋的表面上，就會堆積起來。

納米比亞沙漠中的地面激光掃描設備。圖片來源：南安普頓大學

尼爾德教授說：“在這些表面上，沙子不只是在地面上滾動，還會跳躍到一米左右，因此當沙粒感受到從固結到波紋表面的變化時，就會有一個逐漸的過渡。

“一旦沙丘開始形成，就會影響風向，增加沙粒數量，幫助沙丘生長，就像在較大的沙丘中發生的情況一樣。”

這一新理論與所捕獲的高分辨率數據相結合，由巴黎的合著者們開發，用于創建一個反映這一動態的計算機模型。令人興奮的是，該模型不僅能夠準確再現研究人員在納米比亞等干旱地區以及科羅拉多州和諾福克郡潮濕條件下的實地研究中觀察到的情況。

該模型還允許團隊調整不同的參數，例如沙量和風量，以了解不同的場景。

納米比亞沙漠中的迷你沙丘。圖片來源：南安普頓大學

論文合著者、法國國家科學研究中心（CNRS）的菲利普·克勞丹教授表示：“該模型幾乎完美地復制了我們在實地數據中觀察到的情況。有趣的是，我們在礫石遍布的干旱地區和潮濕的沿海地區也觀察到了類似的模式。”

“通過該模型，我們可以看到，如果風力強勁，沙丘就會越來越大，而如果沒有太多沙子進入，原始沙丘就會被侵蝕并消失。”

喬·尼爾德教授站在納米比亞的一片小型沙丘后面，使用地面激光掃描設備進行研究。圖片來源：馬修·巴多克

這些原始沙丘并非地球獨有。研究小組目前正在研究火星上的微型沙丘是如何形成的。

尼爾德教授表示：“我們非常興奮地看到我們在地球上學到的知識可以應用到火星上，并了解這兩個星球上原始沙丘之間的異同。”

編譯自/ScitechDaily