Dabiskās arkas un tilti, kolonnas, velves un citi eksotiski smilšakmens veidojumi aizrauj ar savu neparasto formu un absolūti nesaprotamo stabilitāti. Tie vienmēr ir bijuši daudzu zinātnieku paaudžu pārsteigums un zinātkāre, un parastie cilvēki dažreiz šīs statujas paņēma seno civilizāciju vai pat citplanētiešu "apsveikumiem". Kopumā bija skaidrs, ka viņu galvenie arhitekti bija vējš, ūdens un saule, taču vēl nesen viņu necienīgo formu cēlonis palika noslēpums.
Pirmo cieto eksperimentālo un teorētisko pētījumu par erozijas mehānismiem, kas ir dabisko arku veidošanās pamatā, pirms trim gadiem veica matemātiķi no Prāgas Kārļa universitātes. Viņi atklāja, ka formas rodas no unikāla smilšu graudu pašorganizēšanās procesa smilšakmens slāņos. Zinātnieki izvirzīja hipotēzi, ka dabiskā erozija noņem galvenokārt neuzspiestu materiālu, kas slodzes sadalījuma ziņā ir “neefektīvs”. Šīs uzvedības cēlonis ir sausās berzes likums - jo spēcīgāk materiāla daļiņas saspiež blakus esošie materiāla slāņi, jo grūtāk tās atdalīt.
Skoltech pētniekus aizrāva Prāgas kolēģu ideja, un viņi turpināja pētīt jautājumu par šādu struktūru veidošanās mehānismiem. Viņi nolēma aplūkot erozijas parādību kā formas optimizācijas procesu (formas optimizācija tagad tiek plaši izmantota mūsdienu rūpniecībā, kad inženieri un arhitekti uzlabo uzcelto ēku formu un struktūru, kur nepieciešama gan izturība, gan viegls svars). Un tad, lai pārbaudītu savu ideju, zinātnieki izveidoja matemātisko programmu, kurā aprakstīts vēja erozijas process, un ar tās palīdzību izveidoja arku, izmantojot smilšakmens slāņa datormodeli. Smilšakmens modelis sastāvēja no daudziem gandrīz nesaistītiem kubiem, kas ar noteiktu spēku iedarbojās uz kaimiņiem. Ja šis spēks pārsniedz noteiktu vērtību, tad vējš nevarēja pārvietot "kubu" no savas vietas,pretējā gadījumā tas pazuda no ūdenskrātuves pēc noteikta laika, ziņo RIA Novosti.
Eksperimentējot ar šo modeli, krievu zinātnieki apstiprināja savu čehu kolēģu ideju un atklāja vairākus fiziskos principus, kas izskaidro, kā rodas kolonnas un arkas. Vispārīgākajā formā viņi parādīja, ka vējš spēlē sava veida "datoru", mēģinot veidot smilšakmens slāni tādā formā, ka tā iekšpusē uzkrājas minimālais elastīgās deformācijas enerģijas daudzums, pakāpeniski un nejauši no struktūras noņemot vājākos elementus.
Sākotnēji šis process norit ātri, bet pēc vairākiem simtiem gadu, kad kolonnas vai arkas forma jau tuvojas ideālam, erozija strauji palēninās, jo gandrīz visi "klucīši" sāk ar lielu spēku pieķerties viens otram. Pateicoties tam, reālas kalnu arkas un kolonnas var pastāvēt miljoniem gadu gandrīz neskartā formā.
Šādi secinājumi ir svarīgi ne tikai inženieriem un ģeologiem, bet arī cilvēkiem, kuri meklē ārpuszemes dzīves pēdas. Tagad, kā uzsver krievu matemātiķi, šādas struktūras, kuras, piemēram, var atklāt uz Marsa, principā nevar uzskatīt par ārpuszemes civilizāciju pēdām.