Sidste måned tog præsident Donald Trump skridt til at gøre det godt med et kampagneløfte om at gøre USAs eksisterende grænsehegn til en "stor, smuk" mur. Den 25. januar udstedte Det Hvide Hus en bekendtgørelse, der bebudede oprettelsen af en "sikker, sammenhængende og ufremkommelig fysisk barriere ... for at forhindre illegal indvandring, narkotika- og menneskehandel og terrorhandlinger." kontoret, der har til opgave at håndhæve grænseforskrifter - er sammenblandet for at gøre denne ordre til en konkret virkelighed.
Dagens hegn består af cirka 650 miles med forskellige segmenter, lavet af en kombination af stålstolper og -skinner, metalplader, kædeled, konkrete køretøjsbarrierer og trådnet. At erstatte dette hegn med det, der er blevet beskrevet som en 20- til 50 fods betonstruktur, der vil krydse 1.000 af de omkring 2.000 miles af USA's grænse til Mexico, vil ikke være nogen let bedrift. Ud over at behandle en foreslået mexicansk retssag og navigere i det private ejerskab af store dele af Texas 'lande, er der en anden bekymring, som få har behandlet detaljeret: geologi.
Sammenlignet med at bygge et marmorpalads eller en højt stejlet kirke, kan det være relativt ligetil at opføre en mur. Det er det ikke. (Bare spørg kineserne, hvis store mur tog 2.000 år at bygge og ikke kunne holde indtrængende ude.) Selvom de fleste vægdesign er ret enkle, skal bygherrer tilpasse sig en lang række terræn, forklarer Gary Clendenin, senior hydrogeolog hos ICF. Den sydlige amerikanske grænse alene indeholder ørken, vådområder, græsarealer, floder, bjerge og skove - som alle skaber enormt forskellige problemer for bygherrer.
”Længden af denne ting giver udfordringer, der typisk ikke udføres i et byggeprojekt, ” siger Clendenin.
Kan disse forhindringer overvindes? Smithsonian.com spurgte to forskere, en geofysiker og en hydrogeolog, hvilke geologiske faktorer, som murbyggerne først skal tage højde for, hvis de skulle gennemføre dette ambitiøse projekt.
Omkring 650 miles af forskellige segmenter af hegn står langs den næsten 2.000 mil grænse mellem USA og Mexico. Mange segmenter, som det, der er afbildet ovenfor, tillader stadig kommunikation over grænsen. (Brian Auer / Alamy Stock-foto) Kortlægning af situationen
Pisa-tårnet var aldrig beregnet til at læne sig. Bygget mellem 1173 og 1370 blev strukturen off-kilter anbragt ovenpå ca. 30 meter fine flodsedimenter underlagt af et lag af gammel marin ler. Men da bygherrer samlet tonsvis af marmor, komprimerede flodsedimenterne ikke jævnt. I 1178, da de var færdige med at arbejde på den tredje historie, havde tårnet allerede fået sin karakteristiske hældning.
Den italienske regering har siden brugt millioner af dollars for at sikre, at dette elskede vartegn ikke vælter. Sådanne strukturelle fiaskoer tjener som en påmindelse om, at selv om vores forfædre lykkedes med succes at opføre mange imponerende feats, “forbliver de ikke nødvendigvis lodrette, ” siger markgeofysiker Mika McKinnons ord. For at omgå sådanne problemer i dag har moderne bygherrer tilføjet et afgørende skridt til byggeprocessen: landmåling. Selvom det er tidskrævende, er dette trin vigtigt for at sikre, at den resulterende struktur kan forblive stående på terra firma i årene fremover.
Inden en enkelt mursten lægges, samles hold af videnskabsmænd på scenen for at undersøge en litany med detaljer, fra bjergdybde til jordkemi. I tilfælde af grænsevæggen er de nødt til at krydse hele længden af den foreslåede sti ved at arbejde i segmenter for at evaluere regionen, indsamle data, udvikle planer. (Denne nødvendighed gør processen med at opføre vægge - især dem, der spænder over tusinder af miles), mere udfordrende end at opbygge en 95-etagers skyskraber.
”Helt ærligt tager det år at gøre, ” siger Clendenin, der er specialiseret i lineære projekter som jernbaner og veje. McKinnon er enig. Et projekt, hun arbejdede på, en rørledning på tre kilometer, er nu i år fem af feltundersøgelser.
Alligevel ser Trump's ordre ud til at give kun seks måneder mulighed for alle undersøgelses- og planlægningsindsats. Inden for sin lange liste med krævede trin hedder hans udøvende ordre:
”Lav en omfattende undersøgelse af sikkerheden ved den sydlige grænse, der skal afsluttes inden for 180 dage efter denne ordre, der skal omfatte den aktuelle tilstand af sikkerhed ved den sydlige grænse, alle geofysiske og topografiske aspekter af den sydlige grænse, tilgængeligheden af føderale og statslige ressourcer, der er nødvendige for at opnå fuldstændig operationel kontrol med den sydlige grænse, og en strategi for at opnå og opretholde fuldstændig operationel kontrol med den sydlige grænse. ”
Da Smithsonian.com blev kontaktet, afviste agenturet for told- og grænsebeskyttelse at kommentere den aktuelle tidslinje for muren og sagde i en e-mail, at "det ville være spekulativt at adressere de spørgsmål, du stiller på dette tidspunkt." Men ifølge til forskere Smithsonian.com talte med, går den ikke op snart.
...
At komme til Berggrund
Den forhistoriske by Petra står som et godt eksempel på eldgammel geologisk fremsyn. Omkring det 4. århundrede f.Kr. skar Petras indbyggere grundlaget for denne en gang travle handelsby direkte i de barske lyserøde og solbrune sandstenskrinter mellem Røde Hav og Dødehavet. Selvom vind og regn truede med at erodere strukturen helt nede, har dens faste rodfæstelse i grundfjeldet - den faste klippe, der ligger under jordens løse lag - holdt denne struktur højt i tusinder af år.
Sådan jordforbindelse i grundfjorden er en nøglefunktion, når man bygger en megastruktur, siger McKinnon. For noget så omfattende som en væg på 1.000 mile, der står op til 20 fod høj, er bygherrer nødt til at forankre det hele under overfladen til den underliggende klippe, hvis de ønsker, at den skal forblive lodret.
Problemet er, at komme i bundgrunden kan være en sludder. Store skår af grænsen har et heftigt lag med løse sedimenter - snavs, jord, sand - der ligger ovenpå berggrunden. I nogle regioner er grundfjorden hundreder, hvis ikke tusinder af meter nede. ”Nogle steder vil grundfjorden være for dyb - du kan aldrig nå bjerggrunden på en overkommelig måde, ” siger McKinnon.
”Det er okay, hvis du vil [bygge] et lille hus, fordi du bare har det flydende på dets fundament, ” tilføjer hun.
Men hvis du bygger en megastruktur, "har du et problem, " siger hun.
Grænsehegnet, der løber gennem Algodones Sand Dunes i Californien, er af speciel konstruktion til at imødekomme det stadigt skiftende klittmiljø. De smalle, 15 fod høje stolper "flyder" over sandet og kan flyttes lodret, når klitterne skifter. (United States Border Patrol, Department of Homeland Security) Det er ikke at sige, at det er umuligt at bygge på sand. Men for sikkert at opføre sådanne strukturer foretager geofysikere i dag omfattende seismiske undersøgelser for at forestille sig hvad der ligger under. For at oprette disse billeder installerer de rækker med pigge-lignende geofoner, som er 3D-mikrofoner, der registrerer små vibrationer i jorden og omdanner dem til et elektrisk signal. Derefter laver de en stor støj, ofte ved at udløse en eksplosion eller bruge en tung vægt til at dunke jorden. Geofonerne registrerer spredning og reflektion af vibrationer til afbildning af underjordiske strukturer og driller ud problemer, der kan komme under overfladen.
McKinnon oplevede et af disse problemer fra første hånd under opførelsen af en vandkraftsdam, der var beregnet til at blive bygget på tværs af en dal, der strækkede sig over en kilometer. Holdet foretog alle de rette undersøgelser af regionen og opdagede, at under deres flodbund lå en anden kanal begravet i snavs. ”Hvis vi ikke havde fundet den, og vi forsøgte at bygge vores dæmning på tværs, ville vandet lige have eroderet den gamle kanal nedenunder, og vi ville have haft en flod under vores dæmning, ” siger hun.
Der er to muligheder for at overvinde sådanne problemer med sediment: komprimere sedimentet og tilføje et dybere fundament. For en væg, der er cirka 20 meter høj, skal fundamentet strække sig seks til otte meter under overfladen, siger Clendenin. Alle disse trin er dyre og tidskrævende. Men skimp på nogen af dem, og "du får din skæve tårn-i-Pisa situation, " siger McKinnon.
Selvfølgelig har mange moderne regioner ikke de økonomiske ressourcer til at foretage sådanne undersøgelser og konstruktion af dybe fundamenter. Byerne Campania, Italien, er bygget ovenpå løse sedimenter, der er tilbøjelige til at glide - en situation forværret af lokal rydding af vegetationen og ureguleret konstruktion, der ofte mangler tilstrækkelige fundamenter. Disse faktorer efterlader dem sårbare over for indfaldene i deres lands geologi: I 1998, da et mudderglider ripplede gennem byen, skrumpede husene ned under vægten og bevægelsen af slammet, hvilket efterlod mindst 95 døde.
...
Dirt Drama
”Noget der er der ikke elsker en mur / der sender den frosne jordbølger under den, ” begynder Robert Frosts digt "Mending Wall." Frost har måske ikke været en geologisk landmåler, men han fik en ting rigtigt: Når det kommer til bygning af vægge, er kvældning i jorden en stor hovedpine. Derfor, efter at landmålerne er færdige med at vurdere den slags klippe og jord, de vil bygge over, begynder de at studere snavs.
Sedimenter, især i lerrige materialer, kan tage vand, hævelse som en svamp i en skål med vand. De resulterende cyklusser med hævelse og krympning i våde og tørre perioder kan knække selve fundamentet for strukturer. Og disse typer jord er almindelige i mange stater, hvor grænsevæggen vil blive bygget, herunder Texas og dele af New Mexico. Faktisk er omkring halvdelen af de amerikanske hjem bygget på jord, der udvides markant, og næsten halvdelen af dem lider årligt skade på grund af jorden, ifølge American Society of Civil Engineers.
Snavs kan også spise op på væggens understøttelsessystem. Jord, der er naturligt surt eller har høje kloridniveauer, kan hurtigt nedbryde jernrige metaller, siger McKinnon. Disse jordarter kunne “korrodere enhver, sige, dejlig stor metalarmering, som du lægger derind for at stabilisere dit fundament, ” siger hun. Andre jordarter har en stor mængde sulfater, en forbindelse, der findes i den almindelige mineralgips, der nedbryder både metaller og beton. Sulfatrig jord er almindelig i det, der er kendt som Trans-Pecos-jordbunden langs grænsen i den sydvestlige del af Texas.
Vedligeholdelse af en sådan lang struktur er udfordrende. Og selv hvis en sådan mur kan opføres, forbliver størrelsen på det budget, der er nødvendigt for at holde den stående, uklar. (Kevin Foy / Alamy Stock-foto) ”Du vil støde på hundreder, hvis ikke tusinder, af forskellige typer jord langs [en så lang] lineær sti, ” siger Clendenin. (Faktisk er der over 1.300 jordtyper alene i Texas.) Og mange af disse jordarter er ikke den rigtige type at bygge oven på. På det tidspunkt har murbyggerne to muligheder: Brug mere tid og penge på at udgrave de eksisterende jordbund og erstatte dem med bedre snavs - eller undgå regionen helt.
Én ting, som de ikke altid kan undgå, er regioner, der risikerer jordskælv og oversvømmelser. Floder løber langs en betydelig del af grænsen mellem USA og Mexico, hvilket kan skabe en meget reel fare for oversvømmelse. Bygning ved siden af floder kan også byde på uventede juridiske problemer: En traktat fra 1970 kræver, at hegnet sættes tilbage fra floden Rio Grande, der afgrænser grænsen mellem Texas og Mexico. På grund af dette krydser det nuværende hegn Texas-ejendomens ejendom og har huller til at lade grunnejere passere.
Jordskælv er også relativt almindelige i det vestlige USA Afhængigt af bygningen kan nogle af disse rysten forårsage revner eller brud i væggen, siger McKinnon. Et eksempel er jordskælvet med en styrke på 7, 2, der ramte i 2010 nær grænsen mellem Californien og Mexico, ifølge Austin Elliott, en postdoktorand ved University of Oxford, hvis forskning er fokuseret på jordskælvs historie. ”Hvis der havde været en mur ved El Centinela [et bjerg i det nordlige Mexico], ville det være blevet udlignet, ” skriver Elliott på Twitter.
...
Selvom alle de rette undersøgelser er afsluttet og felterne markeret, er succes ikke garanteret. "Der er lige så mange ting, der skal gøres, før du selv skyver den første skov af snavs ud, " siger Clendenin.
På trods af alle vores moderne landingsværktøjer og omhyggelig planlægning, vil jorden stadig overraske dig, tilføjer McKinnon. ”Denne del, som du syntes var kedelig og enkel og let at forudsige, er faktisk totalt kompliceret, ” siger hun. ”Se på enhver større udgravning for et metro-system, enhver større brokonstruktion, ethvert stort tårnkompleks; alle af dem havde intense undersøgelser på forhånd, omfattende designfaser og var stadig nødt til at ændre sig under bygningen. ”
Efter meddelelsen om Trumps udøvende ordre tog McKinnon til Twitter for at efterlade en forebudende påmindelse om konsekvenserne af at undervurdere jorden. ”Jorden tilgir ikke sjusket, ” skrev hun. Hun tilføjede i et interview: "Ignorer geologi ved din fare."
