无论是河流切割土地、熔岩融化岩石，还是水流切割冰块，水道的曲折和弯曲似乎都是相似的前后运动。但德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们领导的一项新研究发现，由河流雕刻的水道实际上具有与熔岩或冰切割的水道不同的曲线。
驱动这些弯曲形状的确切机制尚不确定，但研究人员引用了几个先前的模型，这些模型指出了水道的地形与流体在其中的流动之间的关系。
在河流中，离心力迫使水在水道弯曲的外缘附近加速流动，而在内缘则较慢。因此，水侵蚀了外缘并在内缘沉积了沉积物，从而加大了河流的弯曲。
而火山和冰水道则是通过熔融进行热侵蚀的。由于它们不像河流那样沉积沉积物，因此这些水道中唯一发生的变化是在弯曲的外缘，这使得它们的曲线相比于河流来说更小。
“这种区别为我们设立了一个良好的自然实验，以观察河流中的弯曲形状或大小是否与火山或冰水道不同，”该论文的共同作者、杰克逊地球科学学院地球和行星科学系的助理教授蒂姆·古吉说。
这些发现可能可以作为其他世界上弯曲水道的诊断工具，这里流体的来源可能未知，而科学家无法在地面进行测量和取样。
研究结果发表在《地质学》期刊上。
哈温·巴斯克斯（Juan Vazquez）在2024年获得杰克逊学院的本科学位，他在与古吉合作时领导了这项研究。他分析了地球上河流和冰水道以及月球上的火山水道中的数千个弯曲。巴斯克斯表示，他起初认为这是分析错误，最终结果却是河流弯曲的大小明显大于其他水道的早期指示。
“直到我们设定的月球火山水道的代码参数持续失败于地球的河流时，我们才意识到，‘哦，这不是代码的错误。这是固有的不同振幅，’”巴斯克斯说。
在他们的分析中，研究人员还发现，热侵蚀的火山和冰水道相比于河流，具有更高比例的下游突出的弯曲。
在地球上，有多种方法可以确定水道的起源，例如观察流体或注意流动留下的地质指纹。在如土卫六（Titan）这样的行星体上，这项工作就更棘手。这儿，液态乙烷和甲烷的水道切割穿过水冰——但科学家们无法从轨道上判断这些水道是否因沉积物的运输和沉积而弯曲，或者是因熔融或溶解而被侵蚀。关于火星上水道起源的争论也是类似的，那里在数十亿年前有过流动的河流和活火山。
“火星火山侧面有这些曲折的水道。有些人将其解释为火山水道，有些人则将其解释为可能是火山顶部的积雪融化后形成的河流，”古吉说。“我们认为，由于火山水道的弯曲是如此独特，你可以测量这些水道以找出答案。”
然而，古吉警告说，这项研究不应作为一项严格的规则。当单独观察时，各种水道可以表现出显著差异，因此古吉希望在这项工具能广泛应用之前，能够对更多水道进行分类和分析。
“但我认为，如果我们能更好地理解它，它有潜力成为这样一个工具，”他说。
杰克逊学院的博士生玛里尔·尼尔森（Mariel Nelson）也参与了这项研究，并且是这篇论文的共同作者。
