Aproximadamente al mismo ritmo que late su corazón, una formación rocosa de Utah llamada Castleton Tower vibra suavemente, manteniendo el tiempo y vigilando el desierto de arenisca. Balanceándose como un rascacielos la torre de roca roja aprovecha las vibraciones profundas de la tierra:viento, olas y terremotos lejanos.

Una nueva investigación de los geólogos de la Universidad de Utah detalla la vibración natural de la torre, medido con la ayuda de dos escaladores expertos. Entender cómo vibran esta y otras formas naturales de roca, ellos dicen, nos ayuda a vigilar (o escuchar) su salud estructural y nos ayuda a comprender cómo las vibraciones provocadas por el hombre afectan las rocas aparentemente inamovibles. Los resultados se publican en el Boletín de la Sociedad Sismológica de América .

"A menudo vemos accidentes geográficos tan grandes y prominentes como características permanentes de nuestro paisaje, cuando en realidad, se mueven y evolucionan continuamente, "dice Riley Finnegan, estudiante de posgrado y coautor del artículo.

"Un poder estoico"

Castleton Tower es una torre de Wingate Sandstone de casi 400 pies (120 m) de altura que se encuentra sobre el Valle del Castillo de Utah. Escalada por primera vez en 1961, Castleton Tower se convirtió en un destino clásico ampliamente reconocido después de aparecer como una de las dos escaladas de Utah en el libro de 1979 "Fifty Classic Climbs of North America". Es una de las torres de roca independientes más grandes.

"La mayoría de la gente está asombrada por su estabilidad estática, en su espectacular naturaleza independiente encaramada al final de una cresta que domina el Valle del Castillo, "dice el geólogo Jeff Moore, quien dirigió el estudio. "Tiene una especie de poder estoico en su apariencia".

Moore y sus colegas estudian las vibraciones de las estructuras rocosas, incluyendo arcos y puentes, para comprender qué fuerzas naturales actúan sobre estas estructuras. También miden la resonancia de las rocas, o la forma en que las estructuras amplifican la energía que pasa a través de ellas. Las fuentes de esta energía pueden ser tan locales como ráfagas de viento o tráfico en una carretera cercana o tan distantes como terremotos lejanos e incluso olas del océano. "Porque nada es verdaderamente estático, siempre hay energía propagándose por toda la tierra, que sirve como una fuente de vibración constante para la roca, "Dice Finnegan.

Moore, Finnegan y el estudiante de posgrado Paul Geimer han estado desarrollando y refinando sus métodos de medición de estructuras rocosas mientras inspeccionaban arcos, puentes y hoodoos, que son pequeñas formaciones en forma de chapitel, torres a menor escala. Utilizan sismómetros para medir incluso el más mínimo movimiento en tres dimensiones. Para algunas de sus medidas, han acelerado los datos sísmicos de baja frecuencia en un sonido audible, lo que le permite escuchar la voz de una roca.

Escuche Castleton Tower aquí.

Como parte de la investigación, Geimer ha dirigido un esfuerzo para recopilar imágenes tridimensionales de las estructuras rocosas para medir con precisión las dimensiones de las rocas, lo que ayudó a los investigadores a aprender aún más sobre lo que hace que estas rocas retumben.

"Hasta hace unos años, casi no existían mediciones de este tipo, "Moore dice, "por lo que cada característica que medimos es algo nuevo".

"Algo hacia lo que no podíamos caminar"

Colocando un sismómetro en la parte superior de Castleton Tower, sin embargo, requirió que alguien subiera a la cima para instalar y recuperar el equipo. Afortunadamente, dos escaladores profesionales en un descanso estacional de su empleo ofrecieron sus habilidades y equipo. "Estaban todos adentro". Moore dice. El equipo de investigación aprovechó la oportunidad.

Para obtener los datos necesarios, los escaladores caminaron hasta la base de la torre y colocaron un sismómetro para que sirviera de referencia. Geimer dice que el día del experimento, en marzo de 2018, el tiempo era bueno y la ruta de ascenso hasta la popular torre estaba llena de un constante flujo de escaladores. "Puedo imaginar que los niveles de ansiedad y emoción aumentaron cuando el equipo se alejó de la referencia y comenzó a subir a la cima, "Geimer dice, "sabiendo que pasarían horas antes de regresar a salvo a la base y verificar una medición exitosa".

Los escaladores llevaron otro pesado sismómetro a la cima y realizaron mediciones durante tres horas antes de devolver ambos instrumentos al equipo de investigación. "Sus habilidades nos brindaron la oportunidad de medir algo a lo que no podíamos simplemente caminar, "Dice Finnegan.

Tal como se predijo

De su trabajo anterior, el equipo pudo predecir algunas de las propiedades de la torre. Finnegan dice que las estructuras más grandes como Castleton Tower vibran a frecuencias más bajas que las estructuras más pequeñas. "Piense en ello como una cuerda de guitarra, ", dice." Los gruesos tienen tonos más bajos, y los delgados tienen tonos más altos ".

Geimer agrega que la geometría de la torre es relativamente simple, haciéndolo adecuado para modelos fundamentales que caracterizan cómo podría responder a las vibraciones, incluyendo eventos sísmicos.

Analizando los datos, los investigadores encontraron que los dos modos de resonancia primarios de la torre estaban en frecuencias de 0.8 y 1.0 hertz, respectivamente. Un hercio es igual a un ciclo por segundo, por lo que estos resultados significan que la torre se balancea naturalmente una vez por segundo. Y ese pequeño vaivén es constante Dice Geimer. "Las fuentes distantes que excitan la resonancia única de Castleton Tower están siempre activas y transfieren energía a la masa rocosa".

Un chequeo geológico

Castleton Tower es la estructura rocosa más grande que Moore, Finnegan y Geimer han estudiado. Hasta aquí, el equipo está recopilando medidas de referencia sobre los movimientos de las rocas. Geimer usará los datos para ver si las mediciones repetidas pueden evaluar el daño a las estructuras, mientras Finnegan estudia cómo la energía vibratoria, tanto de fuentes naturales como humanas, puede afectar la integridad estructural de estructuras como Castleton Tower. "Si bien algunas fuerzas que crean los humanos pueden parecer menores, "Moore dice, "Nuestra investigación está abordando los efectos a largo plazo de estas fuerzas sobre la tasa de erosión y degradación estructural a lo largo del tiempo". Hasta aquí, el equipo puede decir que los modos vibratorios de Castleton Tower se encuentran en una parte tranquila del espectro de frecuencias, relativamente poco afectado por el tráfico o incluso pequeños terremotos.

"Espero que los escaladores y cualquiera que tenga la suerte de estar a la sombra de este gigante de piedra lo vean con una nueva luz avanzando, ", Dice Geimer." Al igual que con el paisaje desértico en el que reside, Castleton Tower es dinámica y enérgica, respondiendo sutilmente a los cambios en el entorno circundante ".