Een geofysicus van de Universiteit van Texas in Austin heeft de krachten gebundeld met wiskundigen van de Universiteit van Texas in Dallas en de Universiteit van British Columbia om voor het eerst wiskundig te beschrijven hoe rotsen in een rivier rond worden.

De bevindingen van het team, gepubliceerd in het tijdschrift Physical Review Fluids, werpen licht op een van de meest fundamentele vragen in de geomorfologie:hoe krijgen riviergesteenten hun karakteristieke gladde, ronde vorm?

Het antwoord blijkt te liggen in het samenspel van drie krachten:de kracht van het water dat over de rotsen stroomt, de kracht van de rotsen die tegen elkaar botsen, en de kracht van de rotsen die tegen de rivierbedding schuren.

"Dit is een probleem dat al eeuwenlang wordt bestudeerd, maar niemand heeft ooit een volledige wiskundige beschrijving kunnen geven van hoe het werkt", zegt Ian Walker, hoogleraar geofysica aan de Universiteit van Texas aan de Jackson School in Austin. van Geowetenschappen en co-auteur van het onderzoek. "We zijn blij dat we de eerste zijn die dit doen."

Het wiskundige model van het team is gebaseerd op de observatie dat rivierrotsen voortdurend in kleinere stukken worden afgebroken door de kracht van het water dat eroverheen stroomt. Deze kleinere stukken botsen vervolgens met elkaar en met de rivierbedding, waardoor ze verder in nog kleinere stukken worden afgebroken. Na verloop van tijd rondt dit proces van slijtage en uitputting de scherpe randen van de rotsen af ​​en geeft ze hun gladde, ronde vorm.

Het model van het team houdt ook rekening met het feit dat de snelheid waarmee rotsen afbreken afhankelijk is van hun grootte en vorm. Grotere rotsen zijn beter bestand tegen slijtage dan kleinere rotsen, en rotsen met scherpe randen breken eerder dan rotsen met gladde randen.

"Ons model kan nauwkeurig voorspellen hoe snel rivierrotsen rond worden", zegt Walker. "Dit is een aanzienlijke vooruitgang in ons begrip van de geomorfe processen die de landschappen van onze planeet vormgeven."

De bevindingen van het team kunnen toepassingen hebben op verschillende gebieden, waaronder techniek, geologie en milieuwetenschappen. Het model zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om efficiëntere machines voor het breken van rotsen te ontwerpen of om de snelheid van erosie in rivierbeddingen te voorspellen.

"We zijn enthousiast over de mogelijke toepassingen van ons onderzoek", zei Walker. "Wij geloven dat dit een aanzienlijke impact kan hebben op een aantal verschillende gebieden."