Новаторська техніка, яка точно фіксує, як гори згинаються під волею дощових крапель, допомогла вирішити давню наукову загадку.
Драматичний вплив дощу на еволюцію гірських ландшафтів широко обговорюється серед геологів, але нове дослідження, проведене Брістольським університетом та опубліковане сьогодні в Science Advances, чітко розраховує його вплив, сприяючи нашому розумінню того, як піки та долини розвивалися протягом мільйонів років.
Його висновки, які були зосереджені на наймогутнішому з гірських ланцюгів - Гімалаях, - також відкривають шлях для прогнозування можливого впливу зміни клімату на ландшафти та, своєю чергою, на життя людини.
Науковий співробітник Королівського товариства Дороті Ходжкін з університетського інституту навколишнього середовища Кебота, доктор Байрон Адамс, повідомив, що вчені довгий час обговорювали дві теорії про те, як дощ може впливати на формування гір та ландшафт. З одного боку, може здатися, що більше дощу допомагає утворювати гори, адже річки стають швидше і змушені перетворюватися на скелі.
З іншого боку, дощ може руйнувати ландшафт досить швидко, "висмоктуючи" каміння з Землі і прискорюючи утворення гір. Обидві теорії потребують складних вимірювань для доказу, тому це відкриття є важливим проривом, оскільки воно підтверджує ідею про те, що атмосферні та тверді земні процеси тісно пов'язані.
Хоча не бракує наукових моделей, покликаних пояснити, як працює Земля, складнішим завданням може бути проведення достатньо хороших спостережень, щоб перевірити, які з них найбільш точні.
Дослідження проводилося в центральних і східних Гімалаях Бутану і Непалу, тому що цей регіон світу став одним із найпопулярніших ландшафтів для вивчення швидкості ерозії. Доктор Адамс разом зі співробітниками з Університету штату Арізона (ASU) та Університету штату Луїзіана використовував космічний годинник у піщинках, щоб виміряти швидкість, з якою річки розмивають скелі під собою.
Доктор Адамс розповів, що коли космічна частинка досягає Землі, вона може зіткнутися з піщинками на схилах пагорбів, коли вони переносяться до річок. Це може спричинити перетворення деяких атомів в кожній піщинці на рідкісний елемент. Якщо ми підрахуємо, скільки атомів цього елемента присутні в мішку з піском, ми зможемо оцінити, як довго пісок перебував там і, отже, наскільки швидко ландшафт руйнується.
Якщо ми хочемо порівняти швидкості ерозії по всьому гірському хребту, то можемо зіставити їх зі значеннями крутизни річок та кількості опадів в тих же регіонах. Однак, таке порівняння може бути дуже складним, оскільки отримати точні дані для кожної точки може бути важко, а статистична інтерпретація всіх даних разом - це теж складна задача.
Доктор Адамс подолав цю проблему, об'єднавши методи регресії з чисельними моделями ерозії річок.
Вчений повідомив, що було проведено значну кількість чисельних моделей з метою відтворення спостережуваної картини швидкості ерозії в Бутані та Непалі. Нарешті, лише одна модель була здатна точно передбачити виміряну швидкість ерозії. За його словами, ця модель забезпечує можливість першої кількісної оцінки впливу опадів на швидкість ерозії в різноманітних ландшафтах.
Професор геології Келін Віппл заявив, що співробітник по дослідженню з його команди показав, наскільки важливо враховувати кількість опадів при оцінці закономірностей тектонічної активності з використанням топографії. Це також є важливим кроком у вирішенні питання про те, наскільки велика швидкість ковзання на тектонічних розломах може бути контрольована кліматичною ерозією на поверхні.
Результати дослідження також мають важливе значення для управління землекористуванням, обслуговування інфраструктури та небезпек у Гімалаях.
У Гімалаях існує постійний ризик того, що висока швидкість ерозії може різко збільшити відкладення за дамбами, що поставить під загрозу найважливіші гідроенергетичні проєкти. Отримані дані також припускають, що більша кількість опадів може підірвати схили пагорбів, збільшуючи ризик селевих потоків або зсувів, деякі з яких можуть бути досить великими, щоб загасити річку, створивши нову небезпеку - повені, викликані проривом озера.
Доктор Адамс додав: "Наші дані та аналіз надають ефективний інструмент для оцінки закономірностей ерозії в гірських ландшафтах, таких як Гімалаї, і, таким чином, можуть надати неоціненну інформацію про небезпеки, що впливають на сотні мільйонів людей, що живуть усередині та на території біля підніжжя цих гір".
Дослідження фінансувалося Королівським товариством, Радою з досліджень навколишнього середовища Великої Британії (NERC) і Національним науковим фондом (NSF) США.
Ґрунтуючись на цьому важливому дослідженні, доктор Адамс наразі вивчає реакцію ландшафтів на сильні виверження вулканів.
Новий метод моделювання еволюції ландшафту дає можливість краще розуміти вулканічні процеси. Завдяки передовим методам вимірювання швидкості ерозії та властивостей гірських порід, ми можемо зрозуміти, як впливали річки та вулкани один на одного у минулому, - зазначив доктор Адамс. Це дозволить нам більш точно передбачити можливі наслідки майбутніх вивержень вулканів та керувати їх наслідками для місцевих спільнот.
