整齐的环、条纹和漩涡点缀着许多寒冷的岩石景观。虽然这些美丽的石头图案看起来像是人造艺术品，但它们都是天然的。科学家们早就知道这种岩石图案是由冰冻和融化造成的。但到目前为止，它们到底是如何发育的一直是个谜。
日本筑波大学的 Anyuan Li 及其同事于 10 月 5 日报道称，新的实验表明，所谓的“冰针”可以将岩石分类并组织成多种图案。 美国国家科学院院刊。
“（我们的）实验的美妙之处在于，你实际上可以看到有关图案如何形成的直接信息，”西雅图华盛顿大学的伯纳德·哈雷特（Bernard Hallet）说，他研究了世界各地表面岩石的自然图案。
研究人员将卵石铺在装有潮湿细粒土壤的平底锅上，然后一遍又一遍地冻结和解冻这个迷你景观。当潮湿的土壤尚未结冰而气温降至冰点以下时，细小的针状冰柱就会从土壤中长出来。这些冰针每根都有几厘米高，可以举起上面的任何石头。当气温再次升高时，冰崩塌，石头滚落。由于冰针在生长时会弯曲，因此石头往往会从冰冷的基座上掉落到一侧。
经过多次冻融循环，冰针清除了裸露的土壤。由于针更容易在岩石较少的地方形成，因此它们可以更有效地清除任何剩余的卵石。石头在没有石头的区域之间逐渐被打乱成簇，形成更大的图案。该研究的合著者、上海华东师范大学的理论生态学家刘全兴表示，景观中形成的模式“在很大程度上取决于其（当地石头）的浓度”。
Hallet 说，在实验室实验中，该团队“能够在 30 次冷冻循环后获得模式”。这可能相当于 30 个寒冷的夜晚，或者 30 年，如果每次冰冻持续整个冬天的话。哈雷特说，在现实世界中，某些模式可能需要“数千年，甚至数万年才能形成”。
研究人员利用土壤实验的观察结果，建立了冰针景观的计算机模拟。该模拟可以预测各种条件下开放环境中的石头运动。模拟证实，图案形成的速度取决于石头覆盖层的致密程度等因素。图案的形状和形成率还与土壤的湿润程度、地面的倾斜程度以及冰针的生长高度有关。
“我们在不同的系统（例如流体）中看到相同的模式，”哈雷特谈到岩层时说道。具有不同特性或尺寸的材料通常一开始会混合在一起，但不会一直保持这种状态（ 序列号：4/22/21）。相分离是将这些混合物转变为图案的过程。这项新研究是首批展示相分离如何应用于景观的研究之一。
纽约罗切斯特大学的地质学家雷切尔·格莱德（Rachel Glade）没有参与这项工作，他说，这项研究中实验和计算机建模的结合提供了一种新的方法来连接自然景观的形成方式和其材料的行为方式。她补充道，这种方法“对于我们理解复杂材料至关重要”，它可以帮助我们了解景观在气候变化中如何以不同的方式演变。
