كيف يساعد المتسلقون العلماء في دراسة تشكيلات الصخور الحمراء الشهيرة في ولاية يوتا


بينما كانت كاثرين فولينجر تستعد لتسلق برج كاسلتون ، وهو تشكيل من الحجر الرملي يبلغ ارتفاعه 120 مترًا في الصحراء بالقرب من موآب بولاية يوتا ، قام المرشد الخارجي بتقييم معداتها. الحبال؟ يفحص. خوذة ويسخر؟ يفحص. رف التسلق؟ يفحص. في ذلك اليوم في مارس 2018 ، تضمنت قائمة فولينجر المرجعية أيضًا قطعة غير عادية من المعدات: مقياس الزلازل. لم تكن الرحلة من أجل المتعة فقط ؛ كان أيضًا من أجل العلم.

قد يبدو برج كاسلتون وأقرانه ساكنين. لكن هذه الهياكل الجيولوجية الشاهقة تتحرك باستمرار ، وتهتز استجابةً للزلازل والنشاط البشري وحتى موجات المحيط البعيدة. وينطبق الشيء نفسه على الزعانف ، والتكوينات الصخرية غير المنتظمة بدلاً من الأسطوانية أو المستطيلة مثل الأبراج ، كما يقول عالم الجيوفيزياء رايلي فينيجان من جامعة يوتا في سولت ليك سيتي.

تقيس أجهزة قياس الزلازل مقدار اهتزاز الأبراج والزعانف بشكل طبيعي. هذه البيانات أساسية لتقييم استقرار التكوينات ويمكن أن تساعد الباحثين في البحث في الصخور عن علامات محتملة على ذلك النشاط الزلزالي في الماضي البعيد (SN: 3/15/06).

هذه الأفكار مهمة ليس فقط للعلماء ، ولكن أيضًا للأمريكيين الأصليين ، بما في ذلك شعوب شوشون الشرقية ، هوبي ، نافاجو ، جنوب بايوت ، أوتي وزوني. يقول فينيجان إن العديد من التضاريس ، التي تقع على الأراضي التقليدية لهذه المجموعات ، لها أهمية ثقافية ودينية.

يعمل فريق Finnegan مع Vollinger منذ ما يقرب من خمس سنوات لتجميع أول مجموعة بيانات عن الخصائص الفيزيائية الديناميكية لـ 14 برجًا وزعانفًا، الذي نشره الباحثون في 16 فبراير في رسائل البحث الزلزالي. يقول فينيجان إنه لولا وجود متسلقين ذوي خبرة مثل فولينجر على متن المركب ، لما كان المشروع ممكنًا.

كان جمع البيانات تحديا هائلا. يتطلب توسيع نطاق التشكيلات الأكثر تعقيدًا بأمان قطع التسلق والقوة والتحمل وجرعة كبيرة من التخطيط. يقول فولينجر: “هناك الكثير من المخاطر التي أرغب في تحملها للحصول على مقاييس الزلازل هذه”. “عندما تسحب ترسًا إضافيًا ، فهذا يضيف عنصرًا آخر إليها.”

كان على فولينجر وشريكها في التسلق ، زوجها ناثان ريتشمان ، التأكد من أن وجوه الصخور كانت عمودية بما يكفي لتجنب سحب المعدات. وتقول إن السحب “من المرجح أن يزيل الصخور”. بمجرد أن وصلت فولينجر إلى قمة التكوين – بعد ما بين ساعة إلى ست ساعات من التسلق – قرأت الكتب أو تحدثت مع زوجها أثناء قيام مقياس الزلازل بجمع البيانات. ثم سحبوا الآلة ومعداتهم الأخرى إلى أسفل.

بالعودة إلى جامعة يوتا ، حلل فينيجان وزملاؤه البيانات ، ووجدوا أن الترددات الطبيعية الأدنى للبنى – تسمى الترددات الأساسية – تتراوح من 0.8 إلى 15 هرتز. بمعنى آخر ، تتأرجح الأبراج تقريبًا مرة إلى 15 مرة في الثانية.

استخدم الفريق أيضًا نماذج الكمبيوتر لدراسة الطرق التي تنحني بها التكوينات وتلتف بتردد معين. يقول فينيجان إن هذه المحاكاة ساعدت في تقديم صورة أكثر اكتمالاً عن كيفية تأثير الفيزياء على سلوك الأبراج والزعانف.

تحمل كاثرين فولينجر المعدات من خلال تشكيلات الصخور الحمراء
تحمل المرشدة في الهواء الطلق كاثرين فولينجر المعدات عبر التضاريس الوعرة في طريقها لتسلق أحد تكوينات الأبراج الصخرية الحمراء العديدة في ولاية يوتا. ساعد فولينجر علماء الجيوفيزياء في دراسة الهياكل الجيولوجية لما يقرب من خمس سنوات.ن. ريتشمان

علاوة على ذلك ، فإن إدخال الارتفاع والكثافة ومنطقة المقطع العرضي وخصائص المواد الأخرى للتكوينات في النموذج تنبأ بالترددات الأساسية للتكوينات.

النتائج “تعزز فهمنا للاعتماد على الطول والعرض لـ [fundamental frequencies] يقول رامون أروسميث ، الجيولوجي بجامعة ولاية أريزونا في تيمبي ، والذي لم يشارك في هذا العمل. أثبتت فينيجان وزملاؤها أن “الهندسة كافية للتحدث حقًا عن الترددات السائدة لسلوك الركائز”.

في نهاية المطاف ، يمكن لمثل هذا النموذج أن يلغي الحاجة إلى قيام المتسلقين بنشر أجهزة قياس الزلازل لقياس التردد. وإذا احتاج علماء المستقبل إلى قياسات زلزالية ، فإن أروسميث يتصور أن تقوم الروبوتات بوضع مقاييس الزلازل في مكانها وطائرات بدون طيار تطير من أجل جمع البيانات في وقت لاحق. لكن في الوقت الحالي ، سيستمر فولينجر في توسيع نطاق هذه التشكيلات العلمية.



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود