Heuvels leven met natuurkundige stromen

De bergen zien er solide uit. Maar dit kan slechts een luchtspiegeling zijn. Op extreem lange tijdschalen kruipen en stromen landschappen als kleverige stromingen.

Tot voor kort zouden de meeste wetenschappers hebben beweerd dat dingen als dierenkuilen, omgevallen bomen, aardbevingen en blikseminslagen verantwoordelijk waren voor het vervormen van een groot deel van de topografie van de wereld. Maar nieuwe experimenten met ultrafijne lasers op zandhopen geven aan dat kruip inherent is aan elke omgeving en zelfs zal optreden als alle andere maatregelen ontbreken.

“Alles is voortdurend in beweging”, zegt Nakul Deshpande, een promovendus in de geofysica aan de Universiteit van Pennsylvania. “Het is niet alleen een analogie. Het is echt, dat is wat er gebeurt.”

De heer Deshpande, die landschapswetenschappen studeert, heeft onlangs de aantasting (het geologische proces, Geen Radiohead-nummer.) Onderzoekers weten al lang dat losse, hernieuwbare bodems voortdurend bewegen, afnemen en veranderen met een snelheid van centimeters per jaar.

Maar het verkrijgen van goede crawlgegevens is altijd moeilijk geweest. Markeringen die in hellingen zijn begraven, zullen in de loop van tientallen jaren worden losgemaakt, maar het is bijna onmogelijk om de exacte oorzaken van dergelijke veranderingen te isoleren.

In het lab plaatsten de heer Desvand en zijn collega’s grote piramidevormige hopen zand op een trillingsbevochtigingstafel, deden alle lichten uit en hielden de temperatuur en vochtigheid constant. Ze wierpen een laser op de stapel op zo’n manier dat de lichtstralen weerkaatsen en met elkaar interfereren, waardoor een gespikkeld patroon op de detector ontstond.

Door te zoeken naar subtiele veranderingen in het patroon, kunnen ze de minuscule bewegingen van zandkorrels waarnemen op schalen van een miljoenste meter. Materialen zoals zand hebben een zogenaamde natuurlijke rusthoek – als de zijkanten van een stapel steiler worden dan een bepaalde hoek, zullen de korrels in miniatuur aardverschuivingen naar beneden vegen.

READ  Strijken, wassen en stofzuigen kan 65-plussers helpen hun fysieke en mentale kracht te verbeteren.

De heer Deshpande en zijn collega’s hebben hun zandpiramides zo neergezet dat ze onder de rusthoek staan, wat betekent dat ze daar in theorie hadden moeten zitten. Hun laservlekken toonden echter aan dat ongeveer twee weken nadat de stapel was gestort, de zandkorrels nog steeds zeer licht bewogen, met een snelheid van ongeveer een centimeter per jaar, wat ongeveer wordt waargenomen bij veldkruipen. Hun resultaten verschenen Woensdag in Natuurcommunicatie.

De resultaten waren zelfs voor de teamleden verrassend. “Hoewel ik dacht dat het zou kunnen gebeuren, is het nog steeds eng”, zegt Douglas Gerolmac, een geofysicus en adviseur van de heer Deshpande.

Het laboratorium is echter niet volledig gescheiden van zijn omgeving en de onderzoekers kunnen er niet zeker van zijn dat een vliegtuig erboven hun experiment niet op de een of andere manier heeft verstoord. Om hun intuïtie te bevestigen, voerden ze ook computersimulaties uit met virtuele zandkorrels die aan niets anders onderhevig zijn dan zwaartekracht en wrijving en keken ze naar dezelfde eindeloze bewegingen als bij een echte stapel.

Om verder te onderzoeken welke invloeden kruipen, heeft het team kleine veranderingen aangebracht aan de zandhopen. Ze verwarmden bijvoorbeeld de stapels, waardoor de korrels thermisch uitzetten en de snelheid waarmee ze rondsloegen toenam.

Natalie Friend, een geofysicus aan de Universiteit van Cambridge die niet betrokken was bij de nieuwe studie, was sceptisch dat kruip zou kunnen optreden bij afwezigheid van externe verstoringen. Maar nadat ze zelf wat experimenten had gedaan en meneer Deshpande zijn bevindingen had horen presenteren op een conferentie in maart, kwam ze op het idee.

READ  Waarom is de blauwe kleur zo zeldzaam in de natuur?

“Ik herinner me dat ik luisterde en zei: ‘Dat is echt cool werk'”, zei ze. “Als empirist waardeer ik het wanneer mensen nieuwe technieken vinden om iets te meten dat voorheen verborgen was.”

Anne Voigtländer, een geomorfoloog bij het Duitse GFZ Center for Geoscience Research, was het ermee eens dat de experimentele resultaten interessant en nieuw zijn, maar was er niet helemaal zeker van of ze buiten een gecontroleerde laboratoriumomgeving konden worden uitgevoerd. “Ik denk niet dat het op een punt is waarop je het kunt toepassen,” zei ze.

Weten hoe de resultaten van het team in de echte wereld kunnen worden bevestigd “is een open vraag”, zei Deshpande.

Maar hij en Dr. Jerulmak zijn van mening dat ze nieuwe manieren hebben geopend om geofysische processen te onderzoeken en hebben aangetoond dat de onderliggende aannames misschien niet zo solide zijn als eerder werd gedacht.

“Ik kan niet in de heuvels lopen zonder de dingen anders te zien,” zei dhr. Deshpande. “Ik weet nu dat er dingen zijn onder de sluier van de manier waarop ik de dingen zie.”

You May Also Like

About the Author: Tatiana Roelink

'Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.'

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *