Le grotte di stalattiti sono tra le meraviglie naturali più spettacolari. Quando ci si addentra in esse, spesso ci si ritrova in un'intera foresta di bizzarri pilastri di pietra, i più sorprendenti dei quali in molti paesi hanno nomi fantasiosi come «torta di compleanno» o «dito del diavolo». In realtà, però, dietro l'apparente varietà di forme ci sono solo tre forme di base, che a loro volta possono essere ricondotte a un unico numero. Questa è la conclusione a cui è giunto un gruppo di lavoro guidato da Piotr Szymczak dell'Università di Varsavia utilizzando un modello matematico di crescita delle stalagmiti. Come riporta il team nella rivista scientifica «PNAS», in una grotta ideale crescono colonne strette, coni affusolati o ampie piattaforme con una superficie piatta. La forma che si forma dipende dal numero di Damköhler, che viene calcolato in base a parametri fisici. Secondo gli esperti, il modello può essere utilizzato anche per ottenere dati climatici più precisi dalle stalagmiti.
Le affascinanti formazioni rocciose delle grotte di stalattiti sono il risultato di un processo relativamente semplice. L'acqua che si infiltra nella terra assorbe l'anidride carbonica dagli organismi del suolo, rendendola più acida. In profondità nella roccia, scioglie il carbonato di calcio. Quando l'acqua raggiunge la grotta, l'anidride carbonica si libera nuovamente e il carbonato di calcio non può più rimanere disciolto. È così che dal carbonato di calcio si formano strutture impressionanti che ricordano cascate o cattedrali, stalattiti e stalagmiti. Come ha stabilito il team di Szymczak sulla base di calcoli dettagliati, la forma di crescita delle stalagmiti dipende da soli tre fattori: la velocità con cui il carbonato di calcio dell'acqua si deposita sulle superfici, l'area della base della stalagmite e la velocità con cui l'acqua gocciola dal soffitto. Se si dividono le prime due variabili per la terza, si ottiene il numero di Damköhler.
Se le condizioni della grotta rimangono costanti, i numeri di Damköhler inferiori a uno danno luogo a stalagmiti affusolate, mentre i numeri di Damköhler superiori a uno danno luogo a stalagmiti dalla sommità piatta e i numeri di Damköhler prossimi a uno danno luogo a colonne con sommità approssimativamente semicircolari. Tuttavia, gli esperti sottolineano che il modello presenta alcuni punti deboli. Ad esempio, funziona solo se le stalagmiti sono bagnate da una pellicola d'acqua continua, cosa che non sempre accade. Inoltre, le condizioni delle grotte cambiano nel tempo. Tuttavia, questo rende il risultato più rilevante. Perché le formazioni rocciose delle grotte di dripstone, cresciute nel corso di migliaia di anni, vengono utilizzate anche come archivio climatico analizzando i loro anelli di crescita «» per verificare, ad esempio, i cambiamenti nella composizione isotopica. Con l'aiuto del numero di Damköhler, che dipende dal flusso dell'acqua e dalla concentrazione di anidride carbonica, potrebbe essere possibile trarre ulteriori conclusioni sul clima passato dalla forma.
