14 oktober 2025 09:00
Je kijkt je ogen uit in een druipsteengrot. Stalactieten en stalagmieten hebben diverse vormen, en wetenschappers hebben nu achterhaald dat ze heel wiskundig zijn.
Wat bepaalt de vorm van een stalagmiet? Wie ooit in een druipsteengrot is geweest, weet dat ze in alle vormen en maten komen. Van smal en kegelvormig, tot massieve kolommen die tot aan het plafond van de grot reiken. Een internationaal team van wetenschappers heeft nu ontdekt dat een wiskundige wet aan de basis ligt van deze vormen.
Lees ook:
Als water door het dak van een kalkstenen grot sijpelt, komen er druppels aan het plafond te hangen met een beetje kalk erin. Als het water verdampt, blijft alleen het mineraal achter, waardoor een zogeheten stalactiet kan ontstaan. Valt de druppel met kalk op de grond? Dan kan daar een stalagmiet gaan groeien. Na verloop van tijd groeien deze twee naar elkaar toe, en vormen ze een zuil.
Ondanks dat dit proces in iedere grot op dezelfde manier verloopt, zijn de vormen van stalagmieten wisselend. Wetenschappers wilden weleens weten hoe dat zit. Wat blijkt: het komt allemaal neer op het zogeheten getal van Damköhler.
Het Damköhler-getal vertelt hoe snel een chemische reactie verloopt, vergeleken met hoe snel stoffen zich verspreiden of bewegen – door menging of stroming. Denk maar aan suiker in thee: de stoffen zijn al goed gemengd (transport), maar de chemische reactie (het oplossen van de suiker) laat op zich wachten. Het getal van Damköhler is dan lager dan 1.
Het tegenovergestelde gebeurt bijvoorbeeld als je bleekmiddel op een wijnvlek giet. De reactie is razendsnel, maar het duurt eventjes voordat al het bleekmiddel in de vlek is getrokken. Dan is het Damköhler-getal groter dan 1.
Zijn de chemische reactie en de verspreiding van de stoffen met elkaar in balans? Dan is het getal ongeveer 1. Maar wat heeft deze wiskundige wet met stalagmieten te maken?
De onderzoekers gebruikten het getal van Damköhler om de balans tussen de snelheid van de kalkafzetting (reactie) en de stroomsnelheid van het water (transport) in kaart te brengen. Als die dingen met elkaar balans zijn – het water drupt gelijkmatig en op dezelfde plek – ontstaat de ‘ideale’ vorm volgens deze wiskundige wet: een zuil.
Als het water sneller stroomt, ontstaan kegelvormen met scherpe, puntige toppen. Als de druppels zich over een groter oppervlak verspreiden, dan vindt de kalkafzetting ook breder plaats, en ontstaat een platte bovenkant (zie de afbeelding hieronder.)
Om hun theorie te testen, gebruikten de wetenschappers een röntgenapparaat om doorsnedes van de stalagmieten in de Sloveense grotten van Postojna te maken. Die bleken opvallend nauwkeurig overeen te komen met de vormen die het wiskundige model voorspelde.
“Het blijkt dat de rijke diversiteit aan stalagmietvormen kan worden verklaard door één enkele parameter”, vertelt hoofdauteur Piotr Szymczak van de Universiteit van Warschau.
De nieuwe studie kan ook een bijdrage leveren aan klimaatonderzoek. Stalagmieten worden nu al veel gebruikt om regenval- en temperatuurgegevens van het verleden te reconstrueren aan de hand van de koolstofisotopen in de steenlagen. Maar nu blijkt dat de stalagmieten met een platte bovenkant deze isotoopsignalen anders opslaan dan de zuil- of kegelvormige.
“Stalagmieten zijn natuurlijke archieven, maar we zien nu dat hun geometrie een eigen stempel drukt op het isotopische archief”, vertelt Anthony Ladd van de University of Florida. “Door rekening te houden met dit effect kunnen we betrouwbaardere informatie achterhalen over het vroegere klimaat.”
Bronnen: Proceedings of the National Academy of Sciences, EurekAlert!
Openingsbeeld: Francesco Riccardo Iacomino/Getty Images
Duik in de wereld van wetenschap, technologie en ruimtevaart met KIJK! Ontdek de meest fascinerende achtergronden, baanbrekende ontwikkelingen en de spannendste verhalen uit de ruimte.
Wil jij niets missen én profiteren van een scherpe aanbieding? Word nu lid van KIJK en lees meer voor minder!
