Las colinas viven con los flujos de la física

Las montañas parecen sólidas. Pero esto puede ser solo un espejismo. En escalas de tiempo extremadamente largas, los paisajes se arrastran y fluyen como corrientes pegajosas.

Hasta hace poco, la mayoría de los científicos habría argumentado que cosas como fosas de animales, árboles caídos, terremotos y rayos eran responsables de distorsionar gran parte de la topografía del mundo. Pero los nuevos experimentos que involucran láseres ultrafinos en montones de arena indican, en cambio, que la fluencia es una parte inherente de cualquier entorno y ocurrirá incluso en ausencia de todas las demás medidas.

“Todo se mueve todo el tiempo”, dijo Nakul Deshpande, candidato a doctorado en geofísica en la Universidad de Pensilvania. “No es solo una analogía. Es real, eso es lo que sucede”.

El Sr.Deshpande, que estudia ciencias del paisaje, recientemente examinó más de cerca la invasión (el proceso geológico, No es una canción de Radiohead.) Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que los suelos sueltos y renovables se mueven constantemente, disminuyen y cambian a una velocidad de centímetros por año.

Pero obtener buenos datos de rastreo siempre ha sido difícil. Las marcas enterradas en las laderas se eliminarán durante décadas, pero aislar las causas exactas de tales cambios es casi imposible.

En el laboratorio, Desvand y sus colegas colocaron grandes montículos piramidales de arena en una mesa humidificadora por vibración, apagaron todas las luces y mantuvieron la temperatura y la humedad constantes. Lanzaron un láser a la pila de tal manera que los rayos de luz rebotan e interfieren entre sí, creando un patrón moteado en el detector.

Al buscar cambios sutiles en el patrón, pueden observar los diminutos movimientos de los granos de arena a escalas de una millonésima de metro. Los materiales como la arena tienen lo que se llama un ángulo de reposo natural: si los lados de una pila se vuelven más empinados que un cierto ángulo, sus granos se deslizarán hacia abajo en deslizamientos de tierra en miniatura.

El Sr. Deshpande y sus colegas erigieron sus pirámides de arena para que estuvieran por debajo del ángulo de reposo, lo que significa que, en teoría, deberían haberse sentado allí. Sin embargo, sus puntos láser mostraron que aproximadamente dos semanas después de que se vertió la pila, los granos de arena todavía se movían muy levemente, a una velocidad aproximadamente igual a un centímetro por año, que se observa aproximadamente con el rastreo del campo. Sus resultados aparecieron Miércoles en Nature Communications.

Los resultados fueron sorprendentes incluso para los miembros del equipo. “Aunque pensé que podría suceder, todavía da miedo”, dijo Douglas Gerolmac, geofísico y asesor de Deshpande.

Sin embargo, el laboratorio no está completamente separado de su entorno y los investigadores no pueden estar seguros de que un avión sobre él no haya alterado su experimento de alguna manera. Para confirmar su intuición, también ejecutaron simulaciones por computadora con granos virtuales de arena que no están sujetos a nada más que a las fuerzas de la gravedad y la fricción y observaron los mismos movimientos infinitos que con una pila del mundo real.

Para estudiar más a fondo qué influencias se arrastran, el equipo hizo pequeños cambios en las pilas de arena. Por ejemplo, calentaron las pilas, lo que expandió térmicamente los granos y aumentó la velocidad a la que se deslizaron.

Natalie Friend, geofísica de la Universidad de Cambridge que no participó en el nuevo estudio, se mostró escéptica sobre la posibilidad de que se produzca un deslizamiento en ausencia de perturbaciones externas. Pero después de hacer algunos experimentos por su cuenta y escuchar al Sr. Deshpande presentar sus hallazgos en una conferencia en marzo, se le ocurrió la idea.

“Recuerdo haber escuchado y haber dicho: ‘Es un trabajo realmente genial'”, dijo. “Como empirista, aprecio cuando la gente encuentra nuevas técnicas para medir algo que antes estaba oculto”.

Aunque estuvo de acuerdo en que los resultados experimentales son interesantes y nuevos, Anne Voigtländer, geomorfóloga del Centro Alemán GFZ para la Investigación en Geociencias, no estaba completamente segura de que pudieran llevarse a cabo fuera de un entorno de laboratorio controlado. “No creo que esté en un punto en el que pueda aplicarlo”, dijo.

Saber cómo confirmar los resultados del equipo en el mundo real “es una cuestión abierta”, dijo Deshpande.

Pero él y el Dr. Jerulmak sienten que han abierto nuevas formas de investigar los procesos geofísicos y han demostrado que las suposiciones subyacentes pueden no ser tan sólidas como se pensaba anteriormente.

“No puedo caminar por las colinas sin ver las cosas de manera diferente”, dijo Deshpande. “Ahora sé que hay cosas bajo el velo de mi forma de ver las cosas”.