

仙女圈——那些在干旱草原中看似随机的无生命泥土斑块——一直是科学家和当地人一个持续的谜团。过去,关于它们如何形成的想法众多且多样,包括民间传说认为它们可能是神或灵的作用——因此得名。直到最近,科学家们只在非洲西南部纳米比亚见过它们。
现在,在一篇周一发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上的论文中,科学家们报告称,他们在澳大利亚西部内陆发现了这些仙女圈,并且它们与在非洲西南部发现的几乎相同。研究人员表示,这一发现让他们更有信心认为他们已经缩小了这些神秘泥土斑块的根本原因。
自从研究人员首次在纳米比亚发现它们以来,他们一直在研究、调查和推测它们的形成过程。虽然存在许多理论,但科学家们已将其缩小到两个主要可能成立的理论:第一个理论将原因归咎于白蚁。为了获取水分,白蚁会以圆形模式啃食树木的根部。这样,当水分渗漏下来时,它会被储存在土壤中,而不是被根部吸收,从而形成一个类似小型水库或水坝,供白蚁饮用。
另一个流传的理论被称为自组织理论,这是已故著名数学家艾伦·图灵首次开发的模型。将其应用于自然界,其思想是,随着新植被的生长,每棵成熟的树或植物都需要与其他树木或植物保持一定的距离才能生存和茁壮成长。随着这种情况的发生,随机的土地区域——这些仙女圈——是由于植被自身排列方式的结果而形成的。

当研究人员将澳大利亚的仙女圈与纳米比亚的进行比较时,他们发现澳大利亚的仙女圈以非常相似的模式形成,这为自组织理论提供了更多支持。他们使用模拟环境交互的计算机程序,发现澳大利亚的仙女圈形成了与纳米比亚的相同的六边形图案。
然而,他们确实发现,尽管图案相同,但在每个地点它们的运作方式却不同。在澳大利亚仙女圈遍布的地区,降雨并不规律。因此,随着树木的生长,它们的根会生长得更长以收集水分。随着这种情况的发生,根部会松动周围的土壤,使得靠近大树的植物更容易生长,而离大树较远的植物则更难生长。结果,这些随机的干旱土地区域就形成了。在同样降雨不多的纳米比亚,这些圈则充当了沟渠,然后为周围口渴的植物和树木储存并提供水分。
“这个机制的细节与澳大利亚不同,”该研究的作者斯蒂芬·格特津在新闻稿中说。“但它产生了相同的植被模式,因为这两个空隙系统都是由相同的失稳触发的。”
为了检验澳大利亚的白蚁理论,该理论在2013年的一篇发表在《科学》(Science)杂志上的论文中被重点提及,研究人员使用GPS来绘制仙女圈内及周围区域的白蚁和蚂蚁的分布图,但没有发现两者之间有任何关联。
目前,这一新发现不仅令人着迷,因为它表明这些仙女圈并非纳米比亚独有,而且它还可能帮助研究人员最终找出仙女圈的确切原因,从而减轻笼罩在它们身上的神秘感。更重要的是,也许,它表明这些仙女圈可能存在于世界其他地区,只是等待被发现。