Des scientifiques italiens ont proposé une explication pour l’origine des mystérieuses ondulations sur les stalactites.
Stalactites dans les grottes de Choranche dans le Vercors, France (David Monniaux)
Les stalactites se développent à partir des plafonds des grottes, non pas sous la forme de cônes ternes, mais souvent avec d’élégantes ondulations. Deux chercheurs de l’Université polytechnique de Turin ont maintenant expliqué ces mystérieux motifs ondulés en utilisant la mécanique des fluides standard.
La nouvelle théorie, détaillée dans le journal Physical Review Lettersmontre que les ondulations horizontales se forment parce que des modèles spatialement périodiques apparaissent dans le taux de dépôts minéraux de l’eau qui s’écoule le long de la stalactite.
À partir de ce modèle, les climatologues pourraient à l’avenir utiliser la structure de la surface des stalactites pour reconstituer les variations des régimes de précipitations sur des dizaines de milliers d’années.
Dans certaines grottes, un flux d’eau minuscule mais régulier provenant d’en haut apporte un approvisionnement constant de minéraux – en particulier de la calcite, qui est du carbonate de calcium – à ajouter aux structures à construction lente telles que les stalactites et leurs petits frères, les stalagmites. Certaines stalactites forment des motifs horizontaux et ondulés appelés crénulations. Ces collines et vallées se répètent à des longueurs régulières, généralement entre cinq et dix millimètres, et elles migrent lentement vers le haut, selon des données provenant de coupes transversales de stalactites.
De telles structures doivent provenir de l’interaction entre la dynamique des fluides – le flux d’eau qui apporte de la matière fraîche à la croissance minérale – et le processus de dépôt. Dans une situation symétrique idéalisée, l’eau se déplace en couches parallèles à une surface rocheuse plane, et la concentration en soluté de l’eau varie régulièrement de haut en bas, diminuant au fur et à mesure que l’eau glisse le long d’une stalactite et dépose de la calcite. En tout point de la surface rocheuse, la vitesse de dépôt dépend principalement de la concentration locale de solutés. Pour que des créneaux apparaissent, il faut que le mouvement du fluide – et les concentrations de solutés qu’il transporte – varie de façon périodique.
“Les modèles antérieurs supposaient que l’écoulement restait partout parallèle à la surface de la roche et étaient donc trop simplistes”, a déclaré le Dr Carlo Camporeale, ingénieur en environnement à l’Université polytechnique de Turin.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont développé un modèle qui permet un écoulement des fluides plus compliqué. Ils ont également inclus des équations pour les réactions chimiques et le taux de dépôt de calcite qui en résulte.
