Хълмовете живеят с физически потоци

Планините изглеждат солидни. Но това може да е просто мираж. В изключително дълги времеви мащаби пейзажите пълзят и текат като лепкави течения.

Доскоро повечето учени биха твърдели, че неща като ями с животни, паднали дървета, земетресения и мълнии са отговорни за изкривяването на голяма част от топографията на света. Но новите експерименти, включващи ултрафини лазери върху купчини пясък, показват вместо това, че пълзенето е неразделна част от всяка среда и ще се случи дори при липса на всички други мерки.

„Всичко през цялото време се движи“, каза Накул Дешпанде, кандидат за докторат по геофизика в университета в Пенсилвания. „Това не е просто аналогия. Реално е, това се случва.“

Г-н Deshpande, който изучава ландшафтни науки, наскоро разгледа по-отблизо посегателството (геоложкия процес, Нито песен на Radiohead.) Изследователите отдавна знаят, че рохките, възобновяеми почви непрекъснато се движат, намаляват и се променят със скорост от сантиметри годишно.

Но получаването на добри данни за обхождане винаги е било трудно. Белезите, заровени в склонове, ще бъдат изместени в продължение на десетилетия, но изолирането на точните причини за такива промени е почти невъзможно.

В лабораторията г-н Десванд и колегите му поставиха големи пирамидални могили от пясък върху маса с овлажнител на вибрации, изключиха всички светлини и поддържаха температурата и влажността постоянни. Те хвърлиха лазер по стека по такъв начин, че лъчите на светлината да отскачат и да си пречат, създавайки петнист модел на детектора.

Търсейки фини промени в модела, те могат да наблюдават малките движения на пясъчните зърна в мащаб от една милионна част от метъра. Материали като пясък имат така наречения естествен ъгъл на почивка – ако стените на могилата станат по-стръмни от определен ъгъл, зърната й ще се изнесат надолу при миниатюрни свлачища.

Г-н Deshpande и колегите му издигнаха своите пясъчни пирамиди, за да бъдат под ъгъла на почивка, което означава, че на теория е трябвало да седят там. Техните лазерни петна обаче показват, че около две седмици след изсипването на купчината, пясъчните зърна все още се движат много леко, със скорост, приблизително равна на сантиметър годишно, което грубо се наблюдава при пълзенето на полето. Резултатите им се появиха Сряда в Nature Communications.

Резултатите бяха изненадващи дори за членовете на отбора. „Въпреки че си мислех, че това може да се случи, все пак е страшно“, каза Дъглас Геролмак, геофизик и съветник на г-н Дешпанде.

Лабораторията обаче не е напълно отделена от заобикалящата я среда и изследователите не могат да бъдат сигурни, че самолет над нея не е нарушил експеримента им по един или друг начин. За да потвърдят своята интуиция, те също така проведоха компютърни симулации с виртуални зърна пясък, които не са подвластни на нищо друго, освен на силите на гравитацията и триенето и наблюдаваха същите безкрайни движения, както при реална купчина.

За да проучи допълнително какво влияе пълзенето, екипът направи малки промени в пясъчните купчини. Например, те загряват купчините, които термично разширяват зърната и увеличават скоростта, с която се плъзгат наоколо.

Натали Френд, геофизик от университета в Кеймбридж, която не участва в новото проучване, беше скептична, че пълзенето може да възникне при липса на външни смущения. Но след като направи някои свои експерименти и изслуша г-н Дешпанде да представи констатациите си на конференция през март, тя излезе с идеята.

„Спомням си, че слушах и казвах„ Това е наистина страхотна работа „, каза тя.„ Като емпирик оценявам, когато хората намират нови техники за измерване на нещо, което преди това е било скрито. „

Макар да се съгласи, че експерименталните резултати са интересни и нови, Ан Войгтландър, геоморфолог от немския Център за изследвания на географските науки GFZ, не беше напълно сигурна, че те могат да бъдат извършени извън контролирана лабораторна среда. „Не мисля, че е в момент, в който можете да го приложите“, каза тя.

Знанието как да се потвърдят резултатите на отбора в реалния свят „е отворен въпрос“, каза г-н Дешпанде.

Но той и д-р Йерулмак смятат, че са открили нови начини за изследване на геофизичните процеси и са показали, че основните предположения може да не са толкова твърди, както се смяташе досега.

„Не мога да ходя по хълмовете, без да виждам нещата по различен начин“, каза г-н Дешпанде. „Сега знам, че има неща под завесата на начина, по който виждам нещата.“