Das Studium oder die Simulation von Naturphänomenen aus einem Labor heraus kann schwierig sein. „In unseren Labors haben wir keinen Platz für einen 100 Meter langen Damm“, sagt Dr. Einav, Professor für Geomechanik. Stattdessen verwenden die Forscher aufgeblähtes Reisgetreide als Ersatzmaterial für natürlich vorkommenden trockenen Schnee und Gesteinsbrocken, die alle unter die Kategorie der spröden, porösen Medien fallen.
"Das ist der wissenschaftliche Name", sagt Dr. Einav, "aber ich nenne es knuspriges Material." Puffreis ist ein guter Ersatz, da Getreide wie Schnee und Fels unter Druck bricht und in Flüssigkeit abgebaut wird.
Dies ist nicht das erste Rodeo der Wissenschaftler mit Rice Krispies, die, wenn Sie es nicht wussten, in Australien Rice Bubbles genannt werden. (In einer früheren Studie, so Dr. Einav, erzählte er, er habe seinen amerikanischen Kollegen als Mr. Rice Krispies bezeichnet, der sich daraufhin als Mr. Rice Bubbles bezeichnete.) Aber bis zu diesem Zeitpunkt hatten die Forscher hauptsächlich mit trockenem Getreide gearbeitet, was ist hilfreich, wenn es darum geht, trockenen Schnee zu modellieren oder Felsen unter Druck zu bröckeln. Bei einigen Kollapsereignissen handelt es sich jedoch um Wasser, wie z. B. in Eisregalen, Dolinen und steinigen Dämmen, wenn sie großen Flüssigkeitsmengen und hohem Druck ausgesetzt sind. Diese zu studieren ist herausfordernd, weil sie unglaublich langsam und in so großem Maßstab ablaufen.
Hier kommt die Milch ins Spiel. Durch die Zugabe von Getreide zu Getreide, so die Forscher, könnten diese Zusammenbrüche beschleunigt und verkleinert simuliert werden.
Um den Kollaps zu erzeugen, gossen die Forscher das Getreide in ein vertikales Rohr, das auf einem Granulatfilter lag. Sie übten einen konstanten Druck auf die Oberseite des Röhrchens aus und fügten Milch unten hinzu. Als Nächstes geschah eine Reihe von Knackern, Knistern und Einstürzen, die die Forscher charmant als "Reisbeben" bezeichneten.
Während jeder durch Milch und Druck induzierten Reaktion erlebten die Forscher mehrere Beben, wobei sich die Verzögerung vor jedem mit der Zeit verlängerte. Sie stellten auch fest, dass jedes winzige Beben von einem hörbaren Knallgeräusch begleitet wurde, das laut Dr. Einav "einem langsamen Metronom" klanglich ähnelt.
Laut Dr. Einav kann das, was passiert, ganz einfach erklärt werden. Er vergleicht den Krispies-Apparat mit einem senkrecht stehenden Zug, der unten mit Flüssigkeit in Kontakt kommt. Das erste Auto, das auf die Flüssigkeit trifft, wird schnell abgebaut und stürzt ab. Sobald dies der Fall ist, steigt die Flüssigkeit nach oben und schwächt die nächste Waggon- oder Getreideschicht, was dazu führt, dass sie unter dem Druck an der Oberseite zusammenbricht (allerdings langsamer als die erste). Schließlich, sagt Dr. Einav, werden viele Züge, die über der flüssigen Basis sitzen, abstürzen - jeder Zusammenbruch wird schrittweise länger.
Mit dieser Simulation konnten die Wissenschaftler eine mathematische Gleichung erstellen, die erklären kann, wann und warum Reisbeben auftreten. Obwohl Dr. Einav schnell sagt, dass die Verwendung von Modellen zur Vorhersage realer Vorhersagen riskant ist, spekuliert er, dass einige Naturphänomene (zumindest teilweise) erklärt werden könnten, wie etwa die wiederkehrenden Gezeiteneisbeben der Antarktis. "Es gibt ungefähr zwei Tageszeitungen mit jeweils einer Stärke von 7,0, die sich jedoch im Laufe der Jahre verlangsamt haben", sagt er. "Die Leute haben das auf viele andere Arten erklärt, viele von ihnen sind wahrscheinlich richtig, aber sie sehen dem Phänomen des Reisbebens sehr ähnlich."
„So wie ich es sehe, verstehen wir jetzt die Physik. Jetzt können andere Leute es benutzen. “
Zum Teil handelt es sich bei diesen anderen Personen um Geologen oder Ingenieure, die möglicherweise Technologien entwickeln, die zum Beispiel Staudammkollisionen vorhersagen können. Aber die anderen Leute, die diese Forschung nutzen können, könnten, so Dr. Einav, alle sein. Diese unglaublich komplexe mathematische Modellierung wurde durch ein fünf-Dollar-Experiment (ohne die Kosten des optischen Mikroskops, das laut Dr. Einav zu den teuersten Mikroskopen der Welt zählt) dargestellt. "Wir sollten dies Kindern geben, um sie zu Hause zu replizieren", sagt er.
Sicher, Physik kann manchmal dunkel sein. Aber Dr. Einav und Dr. Guillard erinnern uns daran, dass es auch sehr zugänglich sein kann. Vielleicht ist alles, was man braucht, gutes, knuspriges Material, um etwas wie die Physik hinter Eisbeben - und Reisbeben - ein wenig leichter zu verdauen.
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