Hòn cuội có hình dạng gì?

Chẳng có hai hòn cuội nào giống nhau hoàn toàn, song tất cả chúng dường như đều đi đến một hình dạng toán học duy nhất - vật thể tròn với sự phân bố các đường cong gần như theo quy luật Gauss, các nhà khoa học tuyên bố.

Các hòn cuội hoàn chỉnh thường có hình dáng giống nhau, ngay cả khi chúng nhỏ đi. (ảnh: bourgetbros)

Và một khi hình dáng này đã được định hình, nó sẽ không bao giờ thay đổi (ít nhất là trong thí nghiệm). Khi một hòn cuội lớn bị bào mòn để trở thành một hạt nhỏ xíu, nó vẫn giữ nguyên dáng vẻ cổ điển của mình.

Câu đố dai dẳng này đã được nhà vật lý vật liệu Doug Durian từ Đại học Pennsylvania ở Philadelphia, Mỹ và cộng sự tìm ra.

Aristotle từng giả định rằng hình tròn của các hòn cuội sinh ra do sự bào mòn ở cạnh bên nhanh hơn ở giữa - một lời giải thích gần như hoàn chỉnh cho việc tại sao những góc nhọn lại bị đẽo đi. Mặc dù vậy, hiểu biết của chúng ta cho tới nay cũng không tiến bộ hơn thời kỳ của Aristotle bao xa.

Durian và cộng sự cho biết cách tốt nhất để xác định những vật thể hình tròn là xem xét sự có mặt của các đường cong. Một quả cầu có các đường cong như nhau ở khắp mọi nơi. Nhưng đường cong của một hòn cuội lại thay đổi từ góc này này sang góc khác.

Nhóm của Durian đã nghiên cứu những hòn cuội cấu thành từ bùn hoá rắn ở vịnh Mont St-Michel, trên bờ biển phía bắc nước Pháp. Nơi đây, thuỷ triều tạo ra những mảnh bùn rắn hơi bẹt bị bào mòn dữ dội trong nhiều tháng. Khi quá trình bào mòn tăng tốc, các hòn cuội "hoàn thiện" từ dáng vẻ sắc cạnh để trở thành hình tròn.

Nhóm đã chụp những bức ảnh 2 chiều của hơn 60 hòn cuội ở những trạng thái bào mòn khác nhau, và tính toán sự phân bố của các đường cong xung quanh chu vi của mỗi hòn cuội. Sự phân bố này được dựng lên thành một đồ thị.

Trong đồ thị như vậy, sự phân bố đường cong của một đường tròn sẽ biểu hiện như một nét sổ thẳng. Nhưng tất cả các hòn cuội đều hiển thị dưới dạng cái chuông rộng, và hòn cuội càng "già" càng đạt tới hình dạng như mô tả bởi đường cong Gauss.

Ngoài ra, mặc dù hình dáng chính xác của các hòn cuội già là khác nhau, nhưng chúng đều thể hiện sự phân bố đường cong giống nhau một khi đã vượt qua giai đoạn bào mòn nào đó.

Nhóm nghiên cứu cho biết sự phân bố các đường cong dường như không phụ thuộc vào hình dáng nguyên thuỷ của hòn cuội, mà chỉ vào bản thân quá trình bào mòn. Có thể quá trình bào mòn nhẹ nhàng hơn sẽ cho ra những đường cong hình chuông hẹp hơn, và một hình dạng gần giống với hình tròn hoàn hảo.

Điều này gợi lên giả thuyết rằng các chuyên gia có thể phán đoán xuất xứ của một hòn cuội (chẳng hạn trong một lòng sông, hay trong một vùng nước chảy chậm của sông băng, hay bào mòn do gió) dựa vào hình dáng của nó.

T. An