Le stalagmiti? Miracolo della natura con regole matematiche
Da eleganti coni a maestose colonne, le stalagmiti — tra le meraviglie più affascinanti delle grotte — non sono solo opere d’arte della natura, ma anche archivi preziosi del passato terrestre. Ora, un gruppo di scienziati dell’Università di Varsavia, dell’Università della Florida, dell’Accademia Slovena delle Scienze e delle Arti e del Centro Medico Universitario di Lubiana ha finalmente svelato la matematica nascosta dietro la loro forma.
Lo studio, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), descrive per la prima volta un’equazione in grado di spiegare come e perché le stalagmiti assumono determinate strutture.
La formula dietro la forma
Le stalagmiti si formano quando l’acqua ricca di minerali gocciola dal soffitto di una grotta e deposita strati di calcite sul pavimento. Ma perché alcune sono appuntite e altre arrotondate? Tutto dipende, spiegano i ricercatori, da un parametro chiave: il numero di Damköhler, che esprime il rapporto tra la velocità di precipitazione della calcite e il flusso d’acqua.
Quando il gocciolamento è costante e concentrato, la stalagmite cresce come una colonna; se invece il flusso è diffuso, si formano sommità piatte. Nei casi in cui l’acqua scorra rapidamente o cada in modo diretto, si generano strutture coniche e sottili.
“Abbiamo scoperto che la grande varietà di forme delle stalagmiti può essere descritta con un solo parametro”, spiega Piotr Szymczak, autore principale dello studio. “È uno di quei rari casi in cui la bellezza naturale corrisponde perfettamente a una legge matematica”.
Dalle grotte alla matematica (e ritorno)
Per verificare la teoria, il team ha esaminato campioni reali provenienti dalle Grotte di Postumia, in Slovenia, utilizzando la tomografia a raggi X. I risultati sono stati sorprendenti: le forme previste dal modello matematico coincidevano quasi perfettamente con quelle osservate.
“Quando abbiamo confrontato le nostre equazioni con le stalagmiti reali, la corrispondenza è stata straordinaria”, ha raccontato Matej Lipar, coautore della ricerca. “Anche in un ambiente naturale apparentemente caotico, la geometria di base è sempre presente”.
Le stalagmiti come archivi del clima
Oltre alla loro straordinaria estetica, le stalagmiti sono testimoni silenziosi del clima passato: nei loro strati si conservano isotopi di carbonio e ossigeno che raccontano le variazioni ambientali di millenni fa. Lo studio dimostra ora che anche la forma fisica delle stalagmiti influenza il modo in cui queste informazioni vengono registrate.
“Le stalagmiti con sommità piatta registrano i segnali isotopici in modo diverso da quelle colonnari o appuntite”, spiega Anthony Ladd, coautore. “Capire questo effetto ci aiuterà a ricostruire con maggiore precisione il clima del passato”.
Grazie a questa ricerca, l’arte naturale delle grotte si rivela ancora più straordinaria: ogni stalagmite è non solo una scultura del tempo, ma anche un’equazione vivente che racconta la storia del pianeta.
