La roccia che vibra nel tempo con terra, vento e onde

Gli scienziati dell’Università dello Utah hanno effettuato le prime misurazioni sismiche dettagliate di una formazione di arenaria a forma di pilastro nel Moab National Park noto come Castleton TowerLa struttura vibra a due frequenze di risonanza chiave, secondo un nuovo articolo nel Bollettino della Società sismologica d’America. Ciò significa che è probabile che resista a terremoti di magnitudo da bassa a moderata. La metodologia sviluppata dal team dello Utah può essere applicata anche ad altre strutture rocciose naturali per determinare quanto siano vulnerabili alla sismica e ad altre attività simili.

Consideriamo spesso tali grandi e importanti morfologie terrestri come elementi permanenti del nostro paesaggio, quando in realtà si muovono e si evolvono continuamente“, ha dichiarato la coautrice Riley Finnegan, una studentessa laureata all’Università dello Utah. “Poiché nulla è veramente statico, c’è sempre energia che si propaga in tutta la terra, che serve da costante fonte di vibrazioni per la roccia“.

Il team di ricerca ha un’intera pagina web dedicata alle sue registrazioni sismiche delle risonanze naturali (vibrazioni) che escono dagli archi dello Utah. Gli archi sono le imponenti formazioni rocciose rosse sparse nella Castle Valley, a circa 10 miglia dalla città di Moab, e il team ha accelerato le registrazioni in un suono udibile.

Queste strutture possono piegarsi, oscillare e scuotersi in risposta a qualsiasi numero di fattori: raffiche di vento, tremori sismici distanti, stress termici, traffico locale e così via. Gli archi spesso amplificano l’energia che li attraversa se le frequenze sono giuste. Comprendere queste dinamiche è cruciale per essere in grado di prevedere come le strutture risponderanno in caso di terremoto.

Una delle maggiori sfide per lo studio degli archi è ottenere l’accesso necessario per effettuare quelle misurazioni vibrazionali in primo luogo. O l’accesso alle formazioni è limitato (meglio conservarle per i posteri), oppure è semplicemente troppo difficile posizionare i sensori in punti difficili da raggiungere sulle formazioni. Questo è ciò che rende così significativo questo nuovo set di dati delle vibrazioni ambientali provenienti dalla Castleton Tower da 120 metri.

Fino a pochi anni fa, non esistevano quasi misurazioni di questo tipo“, ha affermato il coautore Jeff Moore, un geologo dell’Università dello Utah che ha guidato lo studio. “Quindi ogni caratteristica che misuriamo è qualcosa di nuovo“.

Finnegan e i suoi colleghi sono riusciti a raccogliere i loro dati con l’aiuto di due scalatori esperti. Sono stati in grado di scalare la torre e posizionare sismometri in punti chiave: alla base della struttura (per servire da riferimento) e un altro in cima.

Il team della era già al corrente, grazie a precedenti lavori, che la geometria unica di strutture più alte come la Castleton Tower vibra a frequenze di risonanza più basse rispetto a quelle più piccole, proprio come corde di chitarra spesse hanno tonalità più basse di quelle sottili. L’analisi dei ricercatori ha mostrato due picchi forti e distinti nei dati a 0,8 e 1,0 Hz, rispettivamente, che hanno identificato come le prime due frequenze di risonanza della struttura. Ciò rende la struttura vulnerabile ai terremoti di grande entità, fortunatamente abbastanza rari nella regione. È improbabile che piccoli terremoti – o lievi vibrazioni del traffico, macchine edili o altri fattori ambientali – scatenino le naturali risonanze della torre.

Detto questo, “mentre alcune forze create dall’uomo potrebbero apparire minori, la nostra ricerca sta affrontando gli effetti a lungo termine di queste forze sul tasso di erosione e degrado strutturale nel tempo“, ha affermato Moore. Il modello che lui e i suoi studenti hanno sviluppato per Castleton Tower dovrebbe essere applicabile anche ad altre formazioni rocciose naturali, tenendo conto di fattori quali altezza, snellezza e composizione del materiale. Ciò contribuirà a monitorare eventuali cambiamenti dell’integrità strutturale nel tempo.

Spero che gli scalatori e chiunque abbia la fortuna di stare all’ombra di questo gigante di pietra lo vedano sotto una nuova luce“, ha detto il coautore Paul Geimer, un altro studente laureato nello Utah. “Come per il paesaggio desertico in cui risiede, Castleton Tower è dinamica ed energica, rispondendo sottilmente ai cambiamenti nell’ambiente circostante“.

Fonte: Ars Technica.