Più o meno alla stessa velocità con cui batte il tuo cuore, una formazione rocciosa dello Utah chiamata Castleton Tower vibra dolcemente, tenere il tempo e vegliare sul deserto di arenaria. ondeggiando come un grattacielo, la torre di roccia rossa attinge alle profonde vibrazioni della terra:vento, onde e terremoti lontani.

Una nuova ricerca dei geologi dell'Università dello Utah descrive in dettaglio la vibrazione naturale della torre, misurato con l'aiuto di due abili rocciatori. Comprendere come vibrano questa e altre forme naturali di roccia, dicono, ci aiuta a tenere d'occhio (o orecchio) la loro salute strutturale e ci aiuta a capire come le vibrazioni prodotte dall'uomo influenzino rocce apparentemente inamovibili. I risultati sono pubblicati nel Bollettino della Società Sismologica d'America .

"Spesso consideriamo morfologie così grandiose e prominenti come caratteristiche permanenti del nostro paesaggio, quando in realtà, sono in continuo movimento ed evoluzione, "dice Riley Finnegan, uno studente laureato e coautore del documento.

"Un potere stoico"

La Castleton Tower è una guglia di Wingate Sandstone alta quasi 400 piedi (120 m) che si erge sulla Castle Valley dello Utah. Salita per la prima volta nel 1961, La Castleton Tower è diventata una destinazione classica molto rinomata dopo essere apparsa come una delle due salite dello Utah nel libro del 1979 "Fifty Classic Climbs of North America". È una delle più grandi torri di roccia autoportanti.

"La maggior parte delle persone è in soggezione per la sua stabilità statica, nella sua drammatica natura autoportante arroccato alla fine di un crinale che domina Castle Valley, "dice il geologo Jeff Moore, che ha condotto lo studio. "Ha una sorta di potere stoico nel suo aspetto."

Moore e i suoi colleghi studiano le vibrazioni delle strutture rocciose, compresi archi e ponti, per capire quali forze naturali agiscono su queste strutture. Misurano anche la risonanza delle rocce, o il modo in cui le strutture amplificano l'energia che le attraversa. Le fonti di questa energia possono essere locali come raffiche di vento o traffico su una strada vicina o lontane come terremoti lontani e persino onde oceaniche. "Perché nulla è veramente statico, c'è sempre energia che si propaga in tutta la terra, che funge da fonte di vibrazione costante per la roccia, "dice Finnegan.

Moore, Finnegan e lo studente laureato Paul Geimer hanno sviluppato e perfezionato i loro metodi di misurazione delle strutture rocciose mentre esaminavano archi, ponti e hoodoos, che sono piccole formazioni a forma di guglia, torri su scala più piccola. Usano i sismometri per misurare anche il minimo movimento in tre dimensioni. Per alcune delle loro misurazioni, hanno accelerato i dati sismici a bassa frequenza in un suono udibile, permettendoti di ascoltare la voce di una roccia.

Ascolta la Torre di Castleton qui.

Nell'ambito della ricerca, Geimer ha condotto uno sforzo per raccogliere immagini 3D delle strutture rocciose per misurare con precisione le dimensioni delle rocce, aiutando i ricercatori a imparare ancora di più su ciò che fa rimbombare queste rocce.

"Fino a pochi anni fa non esistevano quasi misurazioni del genere, "Moore dice, "quindi ogni caratteristica che misuriamo è qualcosa di nuovo."

"Qualcosa che non potevamo raggiungere"

Posizionando un sismometro in cima alla Castleton Tower, però, richiesto qualcuno che sale in cima per installare e recuperare l'attrezzatura. Fortunatamente, due alpinisti professionisti in una pausa stagionale dal loro lavoro hanno offerto le loro abilità e attrezzature. "Erano tutti dentro." dice Moore. Il team di ricerca ha colto al volo l'occasione.

Per ottenere i dati necessari, gli scalatori si sono diretti alla base della torre e hanno posizionato un sismometro come riferimento. Geimer dice che il giorno dell'esperimento, a marzo 2018, il tempo era buono e la via di arrampicata sulla famosa torre era piena di un flusso consistente di scalatori. "Posso immaginare che i livelli di ansia ed eccitazione siano aumentati quando la squadra si è allontanata dal riferimento e ha iniziato la scalata verso la vetta, "Geimer dice, "sapendo che ci sarebbero volute ore prima di tornare sani e salvi alla base e verificare che la misurazione sia andata a buon fine".

Gli scalatori hanno portato in cima un altro pesante sismometro e hanno eseguito misurazioni per tre ore prima di restituire entrambi gli strumenti al team di ricerca. "Le loro abilità ci hanno fornito l'opportunità di misurare qualcosa che non potevamo semplicemente raggiungere, "dice Finnegan.

Proprio come previsto

Dal loro lavoro precedente, il team è stato in grado di prevedere alcune delle proprietà della torre. Finnegan afferma che le strutture più grandi come la Castleton Tower vibrano a frequenze più basse rispetto alle strutture più piccole. "Pensalo come una corda di chitarra, " dice. " Quelli grossi hanno toni più bassi, e quelli sottili hanno toni più alti."

Geimer aggiunge che la geometria della torre è relativamente semplice, rendendolo adatto a modelli fondamentali che caratterizzano come potrebbe rispondere alle vibrazioni, compresi gli eventi sismici.

Analizzando i dati, i ricercatori hanno scoperto che le due modalità di risonanza primarie della torre erano a frequenze di 0,8 e 1,0 hertz, rispettivamente. Un hertz è uguale a un ciclo al secondo, quindi questi risultati significano che la torre oscilla naturalmente una volta al secondo. E quel piccolo ondeggiare è costante, dice Geimer. "Le sorgenti lontane che eccitano la risonanza unica di Castleton Tower sono sempre attive e trasferiscono energia nella massa rocciosa".

Un controllo geologico

Castleton Tower è la più grande struttura rocciosa che Moore, Finnegan e Geimer hanno studiato. Finora, il team sta raccogliendo misurazioni di base sui movimenti delle rocce. Geimer utilizzerà i dati per vedere se misurazioni ripetute possono valutare i danni alle strutture, mentre Finnegan sta studiando come l'energia vibrazionale, sia di origine naturale che umana, può influire sull'integrità strutturale di strutture come la Castleton Tower. "Mentre alcune forze create dagli umani potrebbero sembrare minori, "Moore dice, "la nostra ricerca sta affrontando gli effetti a lungo termine di queste forze sul tasso di erosione e degrado strutturale nel tempo". Finora, il team può dire che i modi vibrazionali della Castleton Tower si trovano in una parte tranquilla dello spettro di frequenza, relativamente insensibile al traffico o anche a piccoli terremoti.

"Spero che gli scalatori e chiunque abbia la fortuna di stare all'ombra di questo gigante di pietra lo veda sotto una nuova luce andare avanti, " dice Geimer. "Come con il paesaggio desertico in cui risiede, Castleton Tower è dinamica ed energica, sottilmente rispondere ai cambiamenti nell'ambiente circostante."