Überall auf der Welt sind wabenförmige Muster auf Salzebenen zu beobachten. Wie diese geometrischen Bilder in der Natur entstehen, war bisher ein Rätsel. Eine Gruppe von Physikern und Naturwissenschaftlern hat dieses nun gelöst.
Das Wabenmuster entsteht nicht durch Austrocknung
Die Forschungsgruppe, die der Leitung von Jana Lasser unterlag, verglich für ihre Untersuchungen zunächst einige Salzseen, auf denen die Muster zu erkennen sind. Dabei stellten sie fest, dass diese überall auf der Welt gleich groß sind. Egal, wie groß die Oberfläche des Gewässers ist, die sechseckigen Muster besitzen immer einen Durchmesser von einem bis zwei Metern.
Zunächst konnten die Wissenschaftler feststellen, dass die Muster nicht durch Austrocknung entstehen. Das wurde in der Vergangenheit immer wieder vermutet. Denn die Formen unterscheiden sich zu sehr von denen, die auf ausgetrockneten Seen zu beobachten sind. Diese Strukturen sind vergleichsweise unregelmäßig. In ihrer Studie beschreiben die Forscher die genaue Form des Naturphänomens.
„Salzwüsten sind einige der extremsten und schönsten Landschaften der Welt: flache silberweiße Ebenen, die mit bizarren und scheinbar unnatürlichen Formen bedeckt sind. Das prominenteste Merkmal dieser fantastischen Landschaften ist eine charakteristische Fliesen von Polygonen, die durch Grate in der salzverkrusteten Oberfläche gebildet werden und immer ein paar Meter breit sind.“
Um also herauszufinden, wie die Muster entstehen, sammelten die Forscher Daten zu der Geologie und der Chemie der Salzseen in Kalifornien. Anhand eines Computermodells zur Fluiddynamik sollten im Anschluss weitere Informationen ermittelt werden können.
Zirkulierendes Wasser unter der Oberfläche
Die entstandenen Computerbilder lieferten die Lösung. Der Mechanismus lässt sich mithilfe von Physik und Chemie erklären. Das salzhaltige Wasser strömt an die Wasseroberfläche, wo es verdunstet. Diese Verdunstung findet im Zentrum der wabenförmigen Muster statt.
Durch die langsame Steigerung des Salzgehalts strömt das Wasser langsam und gleichmäßig zu allen Seiten aus. So entsteht die gleichmäßige Form.
„In einer Salzwüste hinterlässt die Oberflächenverdampfung das an der Oberfläche angereicherte Grundwasser, das mit Salz angereichert und schwerer ist als die Flüssigkeit darunter. Dies kann zu einer Ausfällung von Salz an der Oberfläche sowie zu Konvektion im Boden führen, mit engen, regelmäßig beanstandeten Abwärtsströmen mit hohem Salzgehalt.“
Die Ränder sind durch einen besonders hohen Salzgehalt zu erklären. An diesem Punkt beginnt das Wasser wieder zu sinken. Der Prozess dauert dabei an, weshalb die Formen an der Oberfläche erhalten bleiben.
Die Größe der Waben ist dabei vom Salzgehalt des Gewässers abhängig. „Bei der für diese konvektiven Plumes typischen Rayleigh-Zahl ergibt sich eine Wellenzahl von 0,76 – dies entspricht einer Wellenlänge von 1,30 Metern“, erklären die Wissenschaftler. „Das ist ein tolles Beispiel für von Neugier getriebene Grundlagenforschung. Die Natur gibt uns ein offensichtliches und faszinierendes Rätsel auf, das unsere Neugier anregt und uns dadurch dazu auffordert, es zu lösen – auch ohne direkte weitere Anwendungsmöglichkeit im Hinterkopf.“