Agosto 1, 2021

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Le colline vivono con i flussi fisici

Le montagne sembrano solide. Ma questo potrebbe essere solo un miraggio. Su scale temporali estremamente lunghe, i paesaggi si insinuano e scorrono come correnti appiccicose.

Fino a poco tempo, la maggior parte degli scienziati avrebbe sostenuto che cose come fosse di animali, alberi caduti, terremoti e fulmini fossero responsabili della distorsione di gran parte della topografia mondiale. Ma nuovi esperimenti che coinvolgono laser ultrafini su mucchi di sabbia indicano invece che lo scorrimento è una parte intrinseca di qualsiasi ambiente e si verificherà anche in assenza di tutte le altre misure.

“Tutto si muove continuamente”, ha detto Nakul Deshpande, un dottorando in geofisica presso l’Università della Pennsylvania. “Non è solo un’analogia. È reale, è quello che succede.”

Mr. Deshpande, che studia scienze del paesaggio, ha recentemente esaminato più da vicino l’intrusione (il processo geologico, Non è una canzone dei Radiohead.) I ricercatori sanno da tempo che i terreni sciolti e rinnovabili si muovono, declinano e cambiano costantemente al ritmo di centimetri all’anno.

Ma ottenere buoni dati di scansione è sempre stato difficile. I segni sepolti sui pendii verranno rimossi nel corso di decenni, ma è quasi impossibile isolare le cause esatte di tali cambiamenti.

In laboratorio, il signor Desvand ei suoi colleghi hanno posizionato grandi cumuli piramidali di sabbia su un tavolo con umidificatore a vibrazione, hanno spento tutte le luci e mantenuto costante la temperatura e l’umidità. Hanno lanciato il laser sulla pila in modo tale che i raggi di luce rimbalzassero e interferissero tra loro, creando uno schema maculato sul rilevatore.

Cercando sottili cambiamenti nel modello, possono osservare i minimi movimenti dei granelli di sabbia su scale di un milionesimo di metro. Materiali come la sabbia hanno quello che viene chiamato un angolo di riposo naturale: se i lati di un cumulo diventano più ripidi di un certo angolo, i suoi grani si sposteranno verso il basso in piccole frane.

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Il signor Deshpande ei suoi colleghi hanno eretto le loro piramidi di sabbia in modo che siano al di sotto dell’angolo di riposo, il che significa che in teoria avrebbero dovuto sedersi lì. Tuttavia, i loro punti laser hanno mostrato che circa due settimane dopo il versamento del cumulo, i granelli di sabbia si muovevano ancora molto leggermente, a una velocità approssimativamente uguale a un centimetro all’anno, che si osserva approssimativamente con lo spostamento dei campi. I loro risultati sono apparsi Mercoledì in Natura Comunicazioni Nature.

I risultati sono stati sorprendenti anche per i membri del team. “Anche se pensavo che potesse succedere, è ancora spaventoso”, ha detto Douglas Gerolmac, geofisico e consigliere di Deshpande.

Tuttavia, il laboratorio non è completamente separato dal suo ambiente e i ricercatori non possono essere sicuri che un aereo sopra di esso non abbia disturbato in qualche modo il loro esperimento. Per confermare la loro intuizione, hanno anche eseguito simulazioni al computer con granelli di sabbia virtuali che non sono soggetti a nient’altro che alle forze di gravità e attrito e hanno osservato gli stessi movimenti infiniti di un mucchio del mondo reale.

Per studiare ulteriormente cosa influenza lo scorrimento, il team ha apportato piccole modifiche ai cumuli di sabbia. Ad esempio, hanno riscaldato le pile, che hanno espanso termicamente i grani e hanno aumentato la velocità con cui scivolavano.

Natalie Friend, una geofisica dell’Università di Cambridge che non era coinvolta nel nuovo studio, era scettica sul fatto che il creep potesse verificarsi in assenza di disturbi esterni. Ma dopo aver fatto alcuni dei suoi esperimenti e aver sentito il signor Deshpande presentare le sue scoperte a una conferenza a marzo, le è venuta l’idea.

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“Ricordo di aver ascoltato e di aver detto: ‘È un lavoro davvero fantastico'”, ha detto. “Come empirista, apprezzo quando le persone trovano nuove tecniche per misurare qualcosa che prima era nascosto”.

Pur concordando sul fatto che i risultati sperimentali siano interessanti e nuovi, Anne Voigtländer, geomorfologa presso il Centro tedesco per la ricerca sulle geoscienze GFZ, non era del tutto sicura che potessero essere eseguiti al di fuori di un ambiente di laboratorio controllato. “Non credo che sia a un punto in cui puoi applicarlo”, ha detto.

Sapere come confermare i risultati della squadra nel mondo reale “è una questione aperta”, ha affermato Deshpande.

Ma lui e il dottor Jerulmak ritengono di aver aperto nuovi modi di investigare i processi geofisici e hanno dimostrato che le ipotesi sottostanti potrebbero non essere così solide come si pensava in precedenza.

“Non posso camminare sulle colline senza vedere le cose in modo diverso”, ha detto il signor Deshpande. “Ora so che ci sono cose sotto il velo del mio modo di vedere le cose.”