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Pas originales, les stalactites ?

Et bien, non : toutes les stalactites ont la même forme de base ! Raymond Goldstein et ses collègues de l'Université de l'Arizona ont développé un modèle qui le prédit et ont confirmé leurs calculs lors d'observations dans les sols du Kartchner Caverns State Park.

Pas originales, les stalactites ? - 2 Photos

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Pour mieux comprendre :

Les stalactites se forment quand de l'eau contenant du dioxyde de carbone (CO2) et du calcaire (autre nom du carbonate de calcium CaCO3) tombe goutte à goutte dans une galerie souterraine au travers des fissures du sol. Comme la pression partielle de dioxyde de carbone est plus faible dans la galerie que dans la roche, celui-ci s'échappe des gouttelettes d'eau. Résultat : le calcaire s'extrait de la solution et se dépose au plafond. Petit à petit, ce processus crée une stalactite qui poursuit sa croissance sur des périodes de plusieurs centaines d'années.


Stalactites de la Grande Salle du Kartchner Caverns State Park, Benson, Arizona
© Noelle Wilson. Arizona State Parks

L'expérience :

Dans le modèle développé par Goldstein et ses collaborateurs pour simuler par ordinateur la « croissance » d'une stalactite, la vitesse à laquelle le calcaire quitte la solution est proportionnelle à l'épaisseur du film d'eau s'écoulant sur la surface de la stalactite et la vitesse à laquelle la surface grandit est aussi fonction du diamètre local et de la pente de la surface de la stalactite.

Les résultats :

Pour tester leur modèle, Goldstein et ses collaborateurs ont “fait grandir” des stalactites artificielles sur un ordinateur et ont trouvé que la forme finale d'une stalactite est indépendante de la forme initiale et que la forme obtenue par calcul est la même que celle que l'on observe pour des stalactites réelles.


Comparaison entre les formes de stalactite observées et calculées.
Trois exemples réels (a à c) et la forme calculée correspondante (a' à c').
Pour chaque image, la barre blanche représente 10 cm.
© Phys. Rev. Lett.

Il leur reste cependant à modéliser les stalactites plus originales telles que les draperies de stalactites, les choux-fleurs,etc...

Les choux-fleurs sont des stalagmites (qui se forment grâce aux gouttes d' eau qui tombent au sol et déposent alors leur calcaire). Mais en arrivant au sol, les gouttes se séparent en plusieurs petites gouttelettes qui déposent chacune un peu de calcaire. Après des années cela forme un chou-fleur.

Les draperies se forment quand l'eau ruisselle le long du plafond ou de la paroi de la grotte. En glissant le long de cette paroi, l'eau dépose du calcaire qui va former une draperie.


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