Wzgórza żyją dzięki przepływom fizyki

Wzgórza żyją dzięki przepływom fizyki

Góry wyglądają solidnie. Ale to może być tylko miraż. W niezwykle długiej skali czasu krajobrazy pełzają i płyną jak lepkie prądy.

Do niedawna większość naukowców twierdziła, że ​​rzeczy takie jak doły zwierzęce, powalone drzewa, trzęsienia ziemi i uderzenia piorunów były odpowiedzialne za zniekształcenie większości topografii świata. Jednak nowe eksperymenty z użyciem ultracienkich laserów na stosach piasku wskazują, że pełzanie jest nieodłączną częścią każdego środowiska i wystąpi nawet przy braku innych środków.

„Wszystko jest w ciągłym ruchu”, powiedział Nakul Deshpande, doktorant z geofizyki na Uniwersytecie Pensylwanii. „To nie jest tylko analogia. To prawda, tak się dzieje”.

Pan Deshpande, który studiuje krajobrazoznawstwo, ostatnio przyjrzał się bliżej ingerencji (procesowi geologicznemu, To nie piosenka Radiohead.) Naukowcy od dawna wiedzą, że luźne, odnawialne gleby nieustannie się przemieszczają, zmniejszają i zmieniają się w tempie centymetrów rocznie.

Ale uzyskanie dobrych danych indeksowania zawsze było trudne. Ślady zakopane na zboczach wzgórz będą usuwane przez dziesięciolecia, ale wyizolowanie dokładnych przyczyn takich zmian jest prawie niemożliwe.

W laboratorium pan Desvand i jego koledzy umieścili duże piramidalne kopce piasku na stole z nawilżaczem wibracyjnym, wyłączyli wszystkie światła i utrzymywali stałą temperaturę i wilgotność. Rzucili laser w stos w taki sposób, że promienie światła odbijają się i kolidują ze sobą, tworząc na detektorze cętkowany wzór.

Poszukując subtelnych zmian we wzorze, mogą obserwować drobne ruchy ziaren piasku w skali jednej milionowej metra. Materiały takie jak piasek mają tak zwany naturalny kąt spoczynku – jeśli zbocza kopca staną się bardziej strome niż określony kąt, jego ziarna osuną się w dół, tworząc miniaturowe osuwiska.

Pan Deshpande i jego koledzy wznieśli swoje piramidy piaskowe poniżej kąta spoczynku, co oznacza, że ​​teoretycznie powinni byli tam siedzieć. Jednak ich plamy laserowe wykazały, że około dwa tygodnie po wylaniu stosu ziarna piasku nadal poruszały się bardzo nieznacznie, w tempie mniej więcej centymetra na rok, co można z grubsza zaobserwować podczas pełzania po polu. Pojawiły się ich wyniki Środa w Nature Communications.

Wyniki były zaskakujące nawet dla członków zespołu. „Chociaż myślałem, że to się może zdarzyć, to wciąż jest przerażające” – powiedział Douglas Gerolmac, geofizyk i doradca pana Deshpande.

Laboratorium nie jest jednak całkowicie odseparowane od otoczenia i naukowcy nie mogą być pewni, czy znajdujący się nad nim samolot nie zakłócił w jakiś sposób ich eksperymentu. Aby potwierdzić swoją intuicję, przeprowadzili również symulacje komputerowe z wirtualnymi ziarnami piasku, które nie podlegają niczemu poza siłami grawitacji i tarcia, i obserwowali te same niekończące się ruchy, jak w przypadku stosu w świecie rzeczywistym.

Aby dokładniej zbadać, co wpływa na pełzanie, zespół dokonał niewielkich zmian w stosach piasku. Na przykład ogrzewali stosy, co rozszerzało termicznie ziarna i zwiększało szybkość ich przesuwania się.

Natalie Friend, geofizyk z University of Cambridge, która nie była zaangażowana w nowe badania, była sceptyczna, że ​​pełzanie może wystąpić przy braku zakłóceń zewnętrznych. Ale po przeprowadzeniu kilku własnych eksperymentów i wysłuchaniu pana Deshpande prezentującego swoje odkrycia na konferencji w marcu, wpadła na pomysł.

„Pamiętam, że słuchałam i mówiłam:„ To naprawdę fajna praca ”- powiedziała. „Jako empiryczka doceniam, kiedy ludzie znajdują nowe techniki pomiaru czegoś, co wcześniej było ukryte”.

Zgadzając się, że wyniki eksperymentów są interesujące i nowe, Anne Voigtländer, geomorfolog z niemieckiego Centrum Badań Geologicznych GFZ, nie była do końca pewna, czy można je przeprowadzić poza kontrolowanym środowiskiem laboratoryjnym. „Nie sądzę, że jest to punkt, w którym można to zastosować” – powiedziała.

Umiejętność potwierdzenia wyników zespołu w prawdziwym świecie „jest kwestią otwartą” – powiedział Deshpande.

Ale on i dr Jerulmak uważają, że otworzyli nowe sposoby badania procesów geofizycznych i pokazali, że leżące u ich podstaw założenia mogą nie być tak solidne, jak wcześniej sądzono.

„Nie mogę chodzić po wzgórzach, nie postrzegając rzeczy inaczej” – powiedział pan Deshpande. „Teraz wiem, że są rzeczy pod zasłoną sposobu, w jaki widzę rzeczy”.

You May Also Like

About the Author: Ellen Doyle

"Introwertyk. Myśliciel. Rozwiązuje problemy. Specjalista od złego piwa. Skłonny do apatii. Ekspert od mediów społecznościowych. Wielokrotnie nagradzany fanatyk jedzenia."

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *