丘は物理学の流れとともに生きる

山はしっかりしているように見えます。 しかし、これはただの蜃気楼かもしれません。 非常に長い時間スケールでは、風景は粘着性のある流れのように忍び寄り、流れます。

最近まで、ほとんどの科学者は、動物の穴、倒木、地震、落雷などが世界の地形の多くを歪める原因であると主張していました。 しかし、砂の山での超微細レーザーを含む新しい実験は、代わりにクリープがあらゆる環境の固有の部分であり、他のすべての手段がなくても発生することを示しています。

ペンシルベニア大学の地球物理学の博士課程の候補者であるナクル・デシュパンデ氏は、「すべてが常に動いている」と述べた。 「それは単なるアナロジーではありません。それは本当です、それが起こることです。」

景観科学を研究しているデシュパンデ氏は、最近、侵入（地質学的プロセス、 レディオヘッドの曲ではありません）。 研究者たちは、緩く再生可能な土壌が絶えず移動し、衰退し、1年にセンチメートルの割合で変化していることを長い間知っていました。

しかし、適切なクロールデータを取得することは常に困難でした。 丘の中腹に埋められた痕跡は数十年にわたって除去されますが、そのような変化の正確な原因を特定することはほぼ不可能です。

研究室では、デシュパンデ氏と彼の同僚が振動加湿器のテーブルに大きなピラミッド型の砂の山を置き、すべての照明を消し、温度と湿度を一定に保ちました。 彼らは、光線が跳ね返って互いに干渉するようにスタックにレーザーを投げ、検出器に斑点のあるパターンを作成しました。

パターンの微妙な変化を探すことで、100万分の1メートルのスケールで砂粒の微細な動きを観察することができます。 砂のような材料には、いわゆる自然な静止角度があります。マウンドの側面が特定の角度よりも急になると、その粒子はミニチュアの地滑りで下向きに掃引されます。

デシュパンデ氏と彼の同僚は、彼らの砂のピラミッドを休息の角度より下に建てました。これは、理論的には彼らがそこに座っているべきだったことを意味します。 しかし、彼らのレーザースポットは、パイルが注がれてから約2週間後、砂の粒がまだ非常にわずかに動いており、フィールドクロールで大まかに観察される年間1センチメートルにほぼ等しい速度であることを示しました。 彼らの結果が現れた ネイチャーコミュニケーションズの水曜日。

その結果はチームメンバーにとっても驚くべきものでした。 「私はそれが起こるかもしれないと思ったが、それはまだ怖い」と地球物理学者でデシュパンデ氏の顧問であるダグラス・ジェロルマックは言った。

しかし、実験室はその環境から完全に分離されているわけではなく、研究者はその上の航空機が何らかの形で実験を妨害しなかったことを確信できません。 彼らの直感を確認するために、彼らはまた、重力と摩擦の力以外の影響を受けない仮想の砂粒を使用してコンピューターシミュレーションを実行し、実際の山と同じ無限の動きを観察しました。

クリープに影響を与えるものをさらに研究するために、チームは砂の山に小さな変更を加えました。 たとえば、彼らはパイルを加熱し、それが穀物を熱膨張させ、それらが滑る速度を増加させました。

新しい研究に関与しなかったケンブリッジ大学の地球物理学者であるナタリー・フレンドは、外乱がなければクリープが発生する可能性があることに懐疑的でした。 しかし、彼女自身のいくつかの実験を行い、デシュパンデ氏が3月の会議で彼の発見を発表するのを聞いた後、彼女はそのアイデアを思いついた。

「 『それは本当にクールな仕事だ』と聞いて言ったことを覚えています。経験論者として、以前は隠されていたものを測定するための新しい技術を人々が見つけたとき、私は感謝しています」と彼女は言いました。

実験結果は興味深く新しいものであることに同意しましたが、ドイツのGFZ地球科学研究センターの地質学者であるAnneVoigtländerは、制御された実験室環境の外で実験結果を実行できるかどうか完全には確信していませんでした。 「それを適用できる時点ではないと思う」と彼女は言った。

チームの結果を現実の世界で確認する方法を知ることは「未解決の問題です」とDeshpande氏は言いました。

しかし、彼とJerulmak博士は、地球物理学的プロセスを調査する新しい方法を切り開いたと感じており、基礎となる仮定が以前に考えられていたほどしっかりしていない可能性があることを示しました。

「物事を違った形で見ずに丘を歩くことはできません」とデシュパンデ氏は言いました。 「私は今、私が物事を見る方法のベールの下に物事があることを知っています。」