Французькі фізики встановили, що жолобкові карри - періодичні паралельні борозни на вапнякових схилах - утворюються завдяки стіканню тонких шарів води, в яких розвивається гідродинамічна нестійкість. Через неї розчинення поверхні мінералу відбувається з різною швидкістю в різних точках схилу, що в кінцевому підсумку призводить до появи вертикальних канавок шириною в кілька десятків сантиметрів, пишуть вчені в.
Під дією дощу на вапнякових схилах часто утворюються жолобкові карри - вертикальні борозни шириною в кілька десятків сантиметрів. Водна ерозія веде до повільного розчинення вапняку та інших водорозчинних мінералів, наприклад гіпсу або кам'яної солі: при контакті з водою іони переходять в розчин і забираються потоком, залишаючи поглиблення на спочатку плоскій поверхні каменю.
Цікаво, що з'являються такі канавки на досить крутих схилах, вода по яких стікає не окремими краплями або струменями, а суцільним потоком, повністю покриваючи поверхню гірської породи. По суті, в таких умовах схил повинен рівномірно розчинятися по всій площі і окремих канавок там з'являтися не повинно. Тим не менш, розчинення призводить до утворення жолобків, а їх розміри залежать від швидкості потоку, складу мінералу, солоності води і завихреності течії. Відомо, що для утворення жолобкових карр шар води повинен бути досить тонким (щоб в полі сили тяжкості могла розвинутися гідродинамічна нестійкість), але детально механізми виникнення та розвитку таких поглиблень не досліджені.
Для пояснення цього ефекту французькі гідродинаміки з Університету Париж Дідро під керівництвом Майкла Бераню (Michael Berhanu) визначили, з якою швидкістю на похилій плоскій поверхні водорозчинного мінералу утворюються борозни і що з ними відбувається з плином часу. Вчені провели кілька експериментів, в яких тонка плівка води постійної товщини стікала по похилій полірованій поверхні гіпсового блоку шириною 10 сантиметрів і довжиною 20 сантиметрів. Кут нахилу поверхні автори дослідження варіювали в діапазоні від 25 до 66 градусів, а максимальну швидкість рідини - від 0,36 до 0,84 метра в секунду.
В результаті експерименту вчені з'ясували, що приблизно через 30 хвилин після початку на поверхні гіпсу в результаті розчинення мимоволі і в випадкових точках виникають витягнуті вздовж потоку заглиблення - кілька міліметрів в ширину і кілька сантиметрів в довжину. З плином часу ці поглиблення починають зливатися в більш великі, через що збільшується їх середня ширина і глибина, а вся структура стає більш регулярною.
Через 25 годин, досягнувши приблизно 15 сантиметрів в ширину, борозни перестають рости. Вчені пов'язали час припинення зростання з розміром зразка мінералу: саме через такий час поверхня повністю покривається канавками, і довжина кореляції стає рівною розміру зразка. Автори роботи з'ясували, що глибина і ширина борознів лінійно ростуть з плином часу. Крім того, виявилося, що і середня відстань між поглибленнями однаково по всій поверхні і теж росте лінійно.
На думку вчених, періодична структура канавок виникає в результаті неоднорідності швидкості ерозії. Розвиток нестійкості призводить до появи різниці швидкості потоку в різних точках, що в свою чергу веде до неоднорідності концентрації розчиненої солі по і, відповідно, швидкості розчинення.
Вчені припускають два можливих механізми. Перший пов'язаний з поступовим розвитком нестійкості на мікрошорсткостях поверхні в полі сили тяжкості. Альтернативний механізм - суто гідродинамічний і не пов'язаний з шорсткістю. Якщо спочатку швидкість потоку розподілена неоднорідно, то це призводить до неоднорідності швидкості розчинення мінералу і розвитку періодичних структур в потоці, на зразок турбулентних вихорів. Подібні гідродинамічні структури для тонких шарів води, однак, раніше не спостерігалися.
Запропоновані гіпотези вчені також підтвердили теоретичними оцінками для течії тонкого шару води в умовах дифузії та упередження розчиненої солі і змінюваної геометрії поверхні. Автори роботи зазначають, що в природних умовах важливим фактором можуть виявитися окремі струмені і міліметрові краплі, що викликають локальні турбулентні течії. Тим не менш, отримані результати повинні добре описувати ранні стадії освіти жолобкових карр.
Дослідження геометричних візерунків, які виникають у гірських породах або сипучих середовищах під дією води та атмосфери, часто стає джерелом інформації про їх еволюцію. Наприклад, дослідження форми марсіанських дюн показало, що Марс втратив більшу частину своєї атмосфери ще на ранніх етапах своєї історії. А в результаті вивчення характерних звивистих ярів на поверхні Марса вчені з'ясували, що до їх утворення, ймовірно, призвела не вода, а сублімація вуглекислого газу.