Cum se formează cristale în peșteri?

Cristalele se pot dezvolta într-o gamă largă de forme și dimensiuni, de la cristale vizibile doar la microscop până la falnice cristale uriașe formate de-a lungul a mii de ani în condiții specializate. Cristalele se dezvoltă printr-o serie complexă de etape, dezvoltându-se în jurul unui nucleu, adunând material și crescând cu cât rămân mai mult într-un mediu favorabil cristalului.

Toate cristalele se formează ca urmare a două procese, numite „nucleație” și „creștere a cristalelor”, într-o soluție lichidă „suprasaturată” (un lichid cu ceva dizolvat în ea; de exemplu, sare). Acest lucru se va întâmpla într-o peșteră dacă este inundat cu una dintre aceste soluții lichide pentru o sută de mii de ani sau mai mult. Primul pas, nucleația, are loc atunci când grupuri de molecule care plutesc într-o soluție încep să se lipească împreună în grupuri stabile. Dacă un grup de molecule devine stabil depinde de mulți factori din cadrul soluției, inclusiv temperatura și dacă este „suprasaturat”.

Suprasaturarea apare atunci când soluția conține mai mult material dizolvabil decât poate dizolva. De exemplu, dacă continuați să amestecați zahărul într-o ceașcă de cafea, lichidul va deveni în cele din urmă „saturat” și nu va mai putea dizolva zahăr. Supersaturarea ar apărea dacă ați adăuga încă mai mult zahăr până când particulele pluteau în cafea, neputând fi dizolvate.

Modul în care moleculele se lipesc împreună în timpul nucleației joacă un rol în definirea eventualei forme a cristalului. Creșterea cristalelor are loc atunci când grupurile stabile din soluție ating dimensiunea critică (dimensiunile minime pe care moleculele de cristal trebuie să le atingă pentru a continua creșterea fără a se dezintegra). Nucleația continuă pe măsură ce creșterea cristalelor se dezvoltă dincolo de dimensiunile critice și este condusă de suprasaturare, oferind molecule suplimentare care să se lipească de nucleul cristalului incipient. În funcție de condițiile din soluție, nucleația sau creșterea cristalelor pot fi predominante asupra celeilalte și pot avea ca rezultat cristale de dimensiuni diferite. Creșterea sau nucleația cristalelor continuă până la terminarea suprasaturării sau uscarea completă a peșterii.

Multe tipuri diferite de soluții au capacitatea de a produce diferite tipuri de cristal. De exemplu, cristalele de sare apar atunci când sarea este dizolvată în apă și uscată, dar și alte materiale dizolvate într-o soluție au capacitatea de a forma cristale. Galiul și halita sunt alte materiale cunoscute ca cristalizează.

Puteți forma cu ușurință cristale de sare acasă adăugând sare în apa clocotită până devine suprasaturată. Folosiți o bucată de carton pentru a ajuta la formarea cristalelor; face acest lucru oferind moleculelor de sare un loc unde să se nucleeze. Așezați soluția de sare suprasaturată cu cartonul la soare până se usucă. Acest lucru va permite formarea unor cristale mici.