Dealurile trăiesc cu fluxuri de fizică

Munții arată solid. Dar acest lucru poate fi doar un miraj. Pe scări de timp extrem de lungi, peisajele se strecoară și curg ca niște curenți lipicioși.

Până de curând, majoritatea oamenilor de știință ar fi susținut că lucruri precum gropi de animale, copaci căzuți, cutremure și fulgere au fost responsabile pentru distorsionarea unei mari părți a topografiei lumii. Dar noile experimente care implică lasere ultra-fine la grămezi de nisip indică în schimb că fluirea este o parte inerentă a oricărui mediu și va avea loc chiar și în absența tuturor celorlalte măsuri.

„Totul se mișcă tot timpul”, a spus Nakul Deshpande, doctorand în geofizică la Universitatea din Pennsylvania. „Nu este doar o analogie. Este real, asta se întâmplă.”

Domnul Deshpande, care studiază știința peisajului, a analizat recent atentia asupra invadării (procesul geologic, Nu o melodie Radiohead.) Cercetătorii știu de multă vreme că solurile libere și regenerabile se mișcă, scad și se schimbă constant cu o rată de centimetri pe an.

Însă obținerea unor date cu crawlere bune a fost întotdeauna dificilă. Mărcile îngropate în versanți vor fi dislocați de-a lungul deceniilor, însă izolarea cauzelor exacte ale acestor schimbări este aproape imposibilă.

În laborator, domnul Desvand și colegii săi au așezat movile mari de nisip pe o masă de umidificare cu vibrații, au stins toate luminile și au menținut temperatura și umiditatea constante. Au aruncat un laser asupra stivei în așa fel încât razele de lumină să sară și să se interfereze una cu cealaltă, creând un model pătat pe detector.

Căutând modificări subtile ale modelului, ei pot observa mișcările minuscule ale boabelor de nisip la scări de o milionime de metru. Materialele precum nisipul au ceea ce se numește un unghi natural de odihnă – dacă părțile laterale ale unei grămezi devin mai abrupte decât un anumit unghi, boabele sale vor mătura în alunecări de teren miniaturale.

Domnul Deshpande și colegii săi și-au ridicat piramidele de nisip pentru a fi sub unghiul de odihnă, ceea ce înseamnă că, în teorie, ar fi trebuit să stea acolo. Cu toate acestea, petele lor cu laser au arătat că aproximativ două săptămâni după turnarea grămezii, boabele de nisip se mișcau încă foarte ușor, la o rată aproximativ egală cu un centimetru pe an, ceea ce se observă aproximativ la târâtul pe câmp. Rezultatele lor au apărut Miercuri în Nature Communications.

Rezultatele au fost surprinzătoare chiar și pentru membrii echipei. „Deși am crezut că se poate întâmpla, este încă înfricoșător”, a spus Douglas Gerolmac, geofizician și consilier al domnului Deshpande.

Cu toate acestea, laboratorul nu este complet separat de mediul său și cercetătorii nu pot fi siguri că un avion de deasupra acestuia nu le-a deranjat experimentul într-un fel. Pentru a-și confirma intuiția, au rulat, de asemenea, simulări pe computer cu granule virtuale de nisip care nu sunt supuse altceva decât forțelor gravitației și fricțiunii și au urmărit aceleași mișcări nesfârșite ca în cazul unei grămezi din lumea reală.

Pentru a studia în continuare ce influențe se strecoară, echipa a făcut mici modificări grămezilor de nisip. De exemplu, au încălzit grămezile, care au extins termic boabele și au crescut viteza cu care au alunecat.

Natalie Friend, geofizician la Universitatea din Cambridge, care nu a fost implicată în noul studiu, a fost sceptică că ar putea apărea fluaj în absența unor tulburări externe. Dar după ce a făcut câteva experimente proprii și l-a auzit pe domnul Deshpande prezentându-i descoperirile la o conferință din martie, a venit cu ideea.

„Îmi amintesc că am ascultat și am spus:„ Asta e o treabă grozavă „, a spus ea.„ În calitate de empirist, apreciez când oamenii găsesc tehnici noi pentru a măsura ceva care anterior era ascuns ”.

Deși a fost de acord că rezultatele experimentale sunt interesante și noi, Anne Voigtländer, geomorfolog la Centrul German GFZ pentru Cercetări în Geoștiință, nu era pe deplin sigură că acestea ar putea fi realizate în afara unui mediu controlat de laborator. „Nu cred că este într-un moment în care îl puteți aplica”, a spus ea.

A ști cum să confirme rezultatele echipei în lumea reală „este o întrebare deschisă”, a spus dl Deshpande.

Dar el și dr. Jerulmak simt că au deschis noi căi de investigare a proceselor geofizice și au arătat că ipotezele care stau la baza s-ar putea să nu fie atât de solide pe cât se credea anterior.

„Nu pot să merg pe dealuri fără să văd lucrurile altfel”, a spus domnul Deshpande. „Știu acum că există lucruri sub vălul modului în care văd lucrurile.”