Arcos e pontes naturais, colunas, abóbadas e outras formações de arenito exóticas fascinam com sua forma extraordinária e estabilidade absolutamente incompreensível. Eles sempre foram uma fonte de surpresa e curiosidade para muitas gerações de cientistas, e as pessoas comuns às vezes tomavam essas estátuas como "saudações" de civilizações antigas ou mesmo de alienígenas. Em geral, estava claro que seus principais arquitetos eram o vento, a água e o sol, mas até recentemente a razão de suas formas não triviais permanecia um mistério.
O primeiro estudo experimental e teórico sólido dos mecanismos de erosão subjacentes à formação de arcos naturais foi realizado há três anos por matemáticos da Universidade Charles de Praga. Eles descobriram que as formas surgem da auto-organização única dos grãos de areia dentro dos estratos de arenito. Os cientistas levantaram a hipótese de que a erosão natural remove principalmente o material não estressado, que é "ineficaz" em termos de distribuição de carga. A razão para esse comportamento está na lei do atrito seco - quanto mais fortes as partículas de material são comprimidas por camadas adjacentes de material, mais difícil é separá-las.
Os pesquisadores da Skoltech ficaram fascinados com a ideia de seus colegas de Praga e continuaram a estudar a questão dos mecanismos para a formação de tais estruturas. Eles decidiram olhar para o fenômeno da erosão como um processo de otimização da forma (a otimização da forma agora é amplamente usada na indústria moderna, quando engenheiros e arquitetos melhoram a forma e a estrutura das estruturas que erguem, onde tanto a resistência quanto a leveza são necessárias). E então, para testar sua ideia, os cientistas criaram um programa matemático que descreve o processo de erosão eólica e, com a ajuda dele, construíram um arco usando um modelo de computador de uma camada de arenito. O modelo de arenito consistia em muitos cubos quase não relacionados que agem sobre os vizinhos com uma certa força. Se essa força ultrapassasse um certo valor, o vento não poderia mover o "cubo" de seu lugar,caso contrário, ele desaparecia do reservatório após um certo período de tempo, relata a RIA Novosti.
Experimentando esse modelo, os cientistas russos confirmaram a ideia de seus colegas tchecos e revelaram vários princípios físicos que explicam como as colunas e os arcos nascem. Em sua forma mais geral, eles mostraram que o vento desempenha o papel de uma espécie de "computador" tentando moldar a camada de arenito em uma forma que a quantidade mínima de energia de deformação elástica se acumule dentro dela, removendo gradual e acidentalmente os elementos mais fracos da estrutura.
Inicialmente, esse processo ocorre rapidamente, mas depois de várias centenas de anos, quando a forma de uma coluna ou arco já se aproxima do ideal, a erosão diminui drasticamente, pois quase todos os "cubos" começam a se agarrar com grande força. Graças a isso, colunas e arcos de montanha reais podem existir por milhões de anos em uma forma quase intacta.
Essas conclusões são importantes não apenas para engenheiros e geólogos, mas também para pessoas que procuram vestígios de vida extraterrestre. Agora, como os matemáticos russos enfatizam, tais estruturas, que, por exemplo, podem ser descobertas em Marte, em princípio não podem ser consideradas vestígios de civilizações extraterrestres.
