Ce s-a întâmplat după ce oamenii de știință au declanșat mini-cutremure în laborator

Cutremurele și alunecările de teren sunt renumite pentru faptul că sunt dificil de prevăzut și de pregătit. Studiind o versiune miniaturală a solului în laborator, oamenii de știință de la Institutul de Fizică al UVA au demonstrat cum aceste evenimente pot fi declanșate de o mică undă de șoc externă.

Spre deosebire de un solid adevărat, solul pe care stăm este, în general, alcătuit din granule, cum ar fi boabe de nisip sau bucăți de rocă. Mai adânc în scoarța terestră, același lucru este valabil și pentru liniile de falie în care se întâlnesc două plăci tectonice.

• De ce azbestul încă apare în unele produse cosmetice?
• Oamenii de știință au creat cele mai subțiri spaghete din lume

Aceste tipuri de materiale granulare dezordonate nu sunt niciodată complet stabile. Iar atunci când cedează, pot avea efecte catastrofale pentru noi, cei care trăim la suprafața Pământului.

Nu este însă ușor de prezis sau de controlat când anume forțele de frecare care rezistă la o alunecare de teren sau la un cutremur vor înceta să mai fie suficiente pentru a menține solul pe loc.

Din fericire, fizica funcționează exact la fel în sisteme mai mici, pe care le puteți studia în laborator. Pentru a reproduce un cutremur, fizicienii Kasra Farain și Daniel Bonn de la Universitatea din Amsterdam au folosit un strat de 1 mm grosime de sfere minuscule, fiecare având lățimea unui fir de păr uman.

Cutremurele și alunecările de teren sunt dificil de prevăzut

Configurația lor experimentală le-a permis să urmărească cu precizie răspunsul granulelor la forțele externe.

Pentru a simula forțele care ar fi prezente pe o pantă abruptă de munte sau la o falie tectonică, aceștia au apăsat un disc pe suprafață și l-au rotit încet, cu o viteză constantă. Prin aruncarea ulterioară a unei mingi lângă instalația experimentală, declanșând o mică undă seismică, au văzut cum toate granulele se mișcau rapid ca răspuns: declanșaseră un cutremur în miniatură.

,,Am descoperit că o perturbație foarte mică, o undă seismică mică, este capabilă să determine un material granular să se restructureze complet”, explică Farain.

O examinare mai amănunțită a arătat că, pentru o scurtă clipă, granulele se comportă mai degrabă ca un lichid decât ca un solid. După ce unda declanșatoare a trecut, frecarea preia din nou controlul și granulele se blochează din nou, într-o nouă configurație.

O nouă configurație

Același lucru se întâmplă și în cazul unor evenimente seismice reale.

,,Cutremurele și fenomenele tectonice urmează legi invariante la scară, astfel încât descoperirile din configurația noastră de fricțiune la scară de laborator sunt relevante pentru înțelegerea declanșării cutremurelor la distanță, de către undele seismice în falii la scară mult mai mare din scoarța terestră”, spune Farain.

Cercetătorii arată că modelul matematic pe care l-au dedus din experimentele lor explică cantitativ modul în care cutremurul Landers din 1992 din sudul Californiei a declanșat de la distanță un al doilea eveniment seismic, la 415 km mai la nord, scrie EurekAlert.

În plus, ei arată că modelul lor descrie cu exactitate creșterea presiunii fluidelor observată în zona de subducție Nankai, în apropiere de Japonia, după o serie de cutremure mici în 2003.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cutremurele afectează rezistența pădurilor timp de decenii

Ce au căutat românii pe Google în 2023? Cutremurele au fost tema anului

Ar putea cutremurele stelare să dezlege misterul exploziilor radio rapide?

Cutremurele misterioase de pe o insulă daneză nedumeresc oamenii de știință