Anche se sono oggetti inanimati, le dune di sabbia possono 'comunicare' tra loro. Un team dell'Università di Cambridge ha scoperto che mentre si muovono, le dune di sabbia interagiscono con e respingono i loro vicini a valle.

Utilizzando una "pista" sperimentale di dune, i ricercatori hanno osservato che due dune identiche iniziano vicine tra loro, ma col tempo si allontanano sempre di più. Questa interazione è controllata da turbolenti turbinii provenienti dalla duna a monte, che allontanano la duna a valle. I risultati, riportato sul giornale Lettere di revisione fisica , sono fondamentali per lo studio della migrazione dunale a lungo termine, che minaccia i canali di spedizione, aumenta la desertificazione, e può seppellire infrastrutture come le autostrade.

Quando un mucchio di sabbia è esposto al vento o al flusso d'acqua, forma una forma di duna e inizia a scendere a valle con il flusso. Dune di sabbia, sia nei deserti, su fondali di fiumi o fondali marini, raramente si verificano isolatamente e invece di solito compaiono in grandi gruppi, formando modelli sorprendenti noti come campi di dune o corridoi.

È noto che le dune di sabbia attive migrano. Parlando in generale, la velocità di una duna è inversa rispetto alle sue dimensioni:le dune più piccole si muovono più velocemente e le dune più grandi si muovono più lentamente. Quello che non è stato capito è se e come le dune all'interno di un campo interagiscono tra loro.

"Ci sono diverse teorie sull'interazione delle dune:una è che dune di diverse dimensioni si scontreranno, e continuare a scontrarsi, fino a formare una duna gigantesca, sebbene questo fenomeno non sia stato ancora osservato in natura, "ha detto Karol Bacik, un dottorato di ricerca candidato al Dipartimento di Matematica Applicata e Fisica Teorica di Cambridge, e il primo autore dell'articolo. "Un'altra teoria è che le dune potrebbero scontrarsi e scambiarsi massa, una specie di palle da biliardo che rimbalzano l'una sull'altra, finché non hanno le stesse dimensioni e si muovono alla stessa velocità, ma dobbiamo convalidare sperimentalmente queste teorie".

Ora, Bacik e i suoi colleghi di Cambridge hanno mostrato risultati che mettono in discussione queste spiegazioni. "Abbiamo scoperto una fisica che prima non faceva parte del modello, " ha detto la dottoressa Nathalie Vriend, che ha condotto la ricerca.

La maggior parte del lavoro di modellazione del comportamento delle dune di sabbia viene svolto numericamente, ma Vriend e i membri del suo laboratorio hanno progettato e costruito una struttura sperimentale unica che consente loro di osservare il loro comportamento a lungo termine. I canali pieni d'acqua sono strumenti comuni per studiare il movimento delle dune di sabbia in un ambiente di laboratorio, ma le dune possono essere osservate solo fino a raggiungere la fine della vasca. Anziché, i ricercatori di Cambridge hanno costruito un canale circolare in modo che le dune possano essere osservate per ore mentre il canale ruota, mentre le telecamere ad alta velocità consentono loro di tracciare il flusso delle singole particelle nelle dune.

Bacik non aveva originariamente intenzione di studiare l'interazione tra due dune:"Originariamente, Ho messo più dune nel serbatoio solo per accelerare la raccolta dei dati, ma non ci aspettavamo di vedere come hanno iniziato a interagire tra loro, " Egli ha detto.

Le due dune sono iniziate con lo stesso volume e la stessa forma. Quando il flusso iniziò a muoversi attraverso le due dune, hanno iniziato a muoversi. "Poiché sappiamo che la velocità di una duna è correlata alla sua altezza, ci aspettavamo che le due dune si muovessero alla stessa velocità, " ha detto Vriend, che ha sede presso il BP Institute for Multiphase Flow. "Però, questo non è quello che abbiamo osservato."

Inizialmente, la duna anteriore si muoveva più velocemente della duna posteriore, ma mentre l'esperimento continuava, la duna anteriore cominciò a rallentare, finché le due dune si mossero quasi alla stessa velocità.

In modo cruciale, è stato osservato che l'andamento del flusso attraverso le due dune è diverso:il flusso viene deviato dalla duna anteriore, generando 'turbinii' sulla duna posteriore e spingendola via. "La duna anteriore genera il modello di turbolenza che vediamo sulla duna posteriore, " disse Vriend. "La struttura del flusso dietro la duna anteriore è come una scia dietro una barca, e influenza le proprietà della duna successiva."

Mentre l'esperimento continuava, le dune si allontanavano sempre di più, fino a formare un equilibrio sui lati opposti del canale circolare, rimanenti a 180 gradi l'uno dall'altro.

Il prossimo passo per la ricerca è trovare prove quantitative di migrazioni dunali complesse e su larga scala nei deserti, utilizzando osservazioni e immagini satellitari. Tracciando gruppi di dune per lunghi periodi, possiamo osservare se le misure per deviare la migrazione delle dune sono efficaci o meno.