Il mese scorso, il presidente Donald Trump ha preso provvedimenti per mantenere una promessa elettorale volta a trasformare la recinzione di confine esistente negli Stati Uniti in un "grande, bellissimo" muro. Il 25 gennaio, la Casa Bianca ha emesso un Ordine esecutivo che annunciava la creazione di una "barriera fisica sicura, contigua e impraticabile ... per prevenire l'immigrazione clandestina, il traffico di droga e di esseri umani e gli atti di terrorismo". l'ufficio incaricato di far rispettare i regolamenti alle frontiere sta cercando di trasformare quell'ordine in una realtà concreta.
La recinzione odierna è costituita da circa 650 miglia di segmenti disparati, costituiti da una combinazione di pali e binari in acciaio, fogli di metallo, maglie di catena, barriere di cemento per veicoli e reti metalliche. Sostituire quella recinzione con quella che è stata descritta come una struttura in cemento da 20 a 50 piedi che attraverserà 1.000 delle circa 2.000 miglia del confine degli Stati Uniti con il Messico non sarà un'impresa facile. Oltre a occuparsi di una proposta causa messicana e ad esplorare la proprietà privata di gran parte delle terre del Texas, c'è un'altra preoccupazione che pochi hanno affrontato in dettaglio: la geologia.
Rispetto alla costruzione di un palazzo di marmo o di una chiesa dalle alte mura, erigere un muro può sembrare relativamente semplice. Non lo è. (Chiedilo ai cinesi, la cui Grande Muraglia ha impiegato 2000 anni per costruire e non è riuscito a tenere fuori gli invasori.) Sebbene la maggior parte dei progetti di muri siano abbastanza semplici, i costruttori devono adattarsi a una vasta gamma di terreni, spiega Gary Clendenin, idrogeologo senior dell'ICF. Il solo confine meridionale degli Stati Uniti contiene deserto, zone umide, praterie, fiumi, montagne e foreste, il che crea problemi molto diversi per i costruttori.
"La lunghezza di questa cosa presenta sfide che in genere non sono intraprese in un progetto di costruzione", afferma Clendenin.
Questi ostacoli possono essere superati? Smithsonian.com ha chiesto a due scienziati, un geofisico e un idrogeologo, quali fattori geologici i costruttori del muro dovrebbero prendere in considerazione per primi se vogliono realizzare questo ambizioso progetto.
Circa 650 miglia di diversi segmenti di recinzione si trovano lungo il confine di quasi 2.000 miglia tra gli Stati Uniti e il Messico. Molti segmenti, come quello nella foto sopra, consentono ancora alcune comunicazioni oltre confine. (Brian Auer / Alamy Stock Photo) Rilievo della situazione
La Torre di Pisa non doveva mai inclinarsi. Costruita tra il 1173 e il 1370, la struttura off-kilter fu posizionata in cima a circa 30 piedi di sedimenti fluviali sottili sostenuti da uno strato di argilla marina antica. Ma quando i costruttori hanno assemblato le tonnellate di marmo, i sedimenti fluviali non si sono compattati uniformemente. Così nel 1178, quando terminarono i lavori sul terzo piano, la torre aveva già acquisito la sua caratteristica inclinazione.
Da allora il governo italiano ha speso milioni di dollari per assicurarsi che questo amato punto di riferimento non si rovesci. Tali fallimenti strutturali servono a ricordare che, mentre i nostri antenati sono riusciti a erigere con successo molte imprese impressionanti, "non rimangono necessariamente in posizione verticale", nelle parole della geofisica di campo Mika McKinnon. Per aggirare questi problemi oggi, i costruttori moderni hanno aggiunto un passaggio cruciale al processo di costruzione: il rilievo. Anche se richiede molto tempo, questo passaggio è fondamentale per garantire che la struttura risultante possa rimanere in piedi sulla terraferma per gli anni a venire.
Prima che venga posato un singolo mattone, team di scienziati si riuniscono sulla scena per indagare su una litania di dettagli, dalla profondità della roccia fresca alla chimica del suolo. Nel caso del muro di confine, dovrebbero attraversare l'intera lunghezza del percorso proposto, lavorando in segmenti per valutare la regione, raccogliere dati, sviluppare piani. (Questa necessità rende il processo di costruzione di muri, in particolare quelli che si estendono per migliaia di miglia, più impegnativo rispetto alla costruzione, diciamo, di un grattacielo di 95 piani.)
"Francamente, ci vorrebbe anni per farlo", afferma Clendenin, specializzato in progetti lineari come ferrovie e strade. McKinnon è d'accordo. Un progetto a cui ha lavorato, un tratto di tubazione di tre miglia, è ora al quinto anno di indagini sul campo.
Tuttavia, l'ordine di Trump sembra consentire solo sei mesi per tutti gli sforzi di rilevamento e pianificazione. Nel suo lungo elenco di passaggi richiesti, il suo ordine esecutivo afferma:
“Produrre uno studio completo sulla sicurezza del confine meridionale, da completare entro 180 giorni da questo ordine, che includa lo stato attuale della sicurezza del confine meridionale, tutti gli aspetti geofisici e topografici del confine meridionale, la disponibilità di Federali e Statali risorse necessarie per ottenere il controllo operativo completo del confine meridionale e una strategia per ottenere e mantenere il controllo operativo completo del confine meridionale. "
Quando contattato da Smithsonian.com, l'agenzia per la protezione delle dogane e delle frontiere ha rifiutato di commentare l'attuale linea temporale per il muro, dicendo in una e-mail che "sarebbe speculativo rispondere alle domande che stai ponendo a questo punto". agli scienziati con cui Smithsonian.com ha parlato, non salirà presto.
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Arrivare a Bedrock
La città preistorica di Petra si pone come un primo esempio di lungimiranza geologica antica. Intorno al IV secolo a.C., gli abitanti di Petra gettarono le basi di questa vivace città commerciale direttamente nelle aspre scogliere di arenaria rosa e marrone chiaro tra il Mar Rosso e il Mar Morto. Sebbene i venti e la pioggia abbiano minacciato di erodere la struttura dall'alto in basso, il suo solido radicamento nella roccia fresca - la solida roccia che giace sotto gli strati sciolti della terra - ha mantenuto questa struttura in piedi per migliaia di anni.
Tale radicamento nella roccia fresca è una caratteristica chiave nella costruzione di una megastruttura, afferma McKinnon. Per qualcosa di così ampio come una parete di 1.000 miglia che si erge su un'altezza di 20 piedi, i costruttori dovranno ancorare l'intera cosa sotto la superficie alla roccia sottostante se vogliono che rimanga eretta.
Il problema è che arrivare alla roccia fresca può essere sgradevole. Grandi strisce del bordo presentano uno strato pesante di sedimenti sciolti - terra, terra, sabbia - che giacciono in cima al substrato roccioso. In alcune regioni il substrato roccioso è di centinaia se non di migliaia di piedi in basso. "In alcuni punti il substrato roccioso sarà troppo profondo, non sarai mai in grado di raggiungere il substrato roccioso in modo conveniente", afferma McKinnon.
"Va bene se vuoi [costruire] una piccola casa perché la hai appena sospesa sulle sue fondamenta", aggiunge.
Ma se stai costruendo una megastruttura, "hai un problema", dice.
La recinzione di confine che attraversa le dune di sabbia di Algodones in California è di costruzione speciale per ospitare l'ambiente in continua evoluzione delle dune. I pali stretti, alti 15 piedi "galleggiano" sopra la sabbia e possono essere spostati verticalmente mentre le dune si spostano. (Pattuglia di frontiera degli Stati Uniti, Dipartimento di sicurezza nazionale) Questo non vuol dire che costruire sulla sabbia sia impossibile. Ma per erigere in sicurezza tali strutture, i geofisici conducono oggi ampie indagini sismiche per immaginare ciò che si nasconde sotto. Per creare queste immagini, installano file di geofoni simili a punte, che sono microfoni 3D che rilevano piccole vibrazioni del terreno, convertendole in un segnale elettrico. Quindi fanno un gran rumore, spesso innescando un'esplosione o usando un peso pesante per colpire il terreno. I geofoni registrano lo scattering e il riflesso delle vibrazioni sull'immagine delle strutture sotterranee e risolvono i problemi che potrebbero sorgere sotto la superficie.
McKinnon ha avuto uno di questi problemi in prima persona, durante la costruzione di una diga idroelettrica che doveva essere costruita su una valle che si estendeva per circa un miglio. Il team ha effettuato tutte le indagini appropriate sulla regione e ha scoperto che sotto il loro letto del fiume c'era un secondo canale sepolto nella terra. "Se non lo avessimo trovato e avessimo cercato di costruire la nostra diga attraverso, l'acqua avrebbe semplicemente eroso quel vecchio canale sottostante e avremmo avuto un fiume sotto la nostra diga", dice.
Esistono due opzioni per superare tali problemi con i sedimenti: compattare il sedimento e aggiungere una base più profonda. Per un muro alto circa 20 piedi, la fondazione dovrebbe estendersi da sei a otto piedi sotto la superficie, dice Clendenin. Tutti questi passaggi sono costosi e richiedono molto tempo. Ma risparmia su uno di essi e "ottieni la situazione della Torre di Pisa", dice McKinnon.
Naturalmente, molte regioni moderne non hanno le risorse economiche per svolgere tali indagini e costruire fondamenta profonde. Le città della Campania, in Italia, sono costruite in cima a sedimenti sciolti che sono inclini a scivolare - una situazione aggravata dal taglio locale della vegetazione e da costruzioni non regolamentate che generalmente mancano di basi adeguate. Questi fattori li rendono vulnerabili ai capricci della geologia della loro regione: nel 1998, quando una frana si increspò attraverso la città, le case si accartocciarono sotto il peso e il movimento dei fanghi, lasciando almeno 95 morti.
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Dirt Drama
"C'è qualcosa che non ama un muro / che invia il moto ondoso ghiacciato sotto di esso", inizia la poesia di Robert Frost "Mending Wall". Il gelo potrebbe non essere stato un geometra, ma ha ottenuto una cosa giusta: quando si tratta di costruire muri, il gonfiore del suolo è un grosso mal di testa. Ecco perché, dopo che i topografi hanno finito di valutare il tipo di roccia e terra che costruiranno, iniziano a studiare la terra.
I sedimenti, in particolare in materiali ricchi di argilla, possono assorbire acqua, gonfiandosi come una spugna in una ciotola d'acqua. I cicli risultanti di gonfiore e restringimento durante i periodi umidi e asciutti possono rompere le fondamenta stesse delle strutture. E questi tipi di terreni sono comuni in molti stati in cui sarà costruito il muro di confine, tra cui il Texas e parti del New Mexico. In effetti, circa la metà delle case americane sono costruite su terreni che si espandono in modo significativo e quasi la metà di quelle subisce danni ogni anno a causa del suolo, secondo la American Society of Civil Engineers.
La sporcizia può anche divorare il sistema di supporto del muro. I terreni naturalmente acidi o con alti livelli di cloruro possono degradare rapidamente i metalli ricchi di ferro, afferma McKinnon. Questi suoli potrebbero "corrodere qualsiasi, diciamo, una bella armatura metallica che stai mettendo lì per stabilizzare le tue fondamenta", dice. Altri terreni hanno un'elevata quantità di solfati, un composto trovato nel gesso minerale comune che rompe sia i metalli che il calcestruzzo. I terreni ricchi di solfati sono comuni in quelli che sono noti come i terreni Trans-Pecos lungo il confine nel braccio sud-occidentale del Texas.
La manutenzione di una struttura così lunga è impegnativa. E anche se un tale muro può essere eretto, le dimensioni del budget necessario per mantenerlo in piedi rimangono poco chiare. (Kevin Foy / Alamy Stock Photo) "Incontrerai centinaia, se non migliaia, di diversi tipi di terreni lungo un percorso lineare [così lungo]", afferma Clendenin. (In effetti, ci sono oltre 1.300 tipi di terreno nel solo Texas.) E molti di quei terreni non saranno il tipo giusto su cui costruire. A quel punto, gli aspiranti costruttori di muri hanno due opzioni: spendere più tempo e denaro per scavare i terreni esistenti e sostituirli con terra migliore, oppure evitare del tutto la regione.
Una cosa che non possono sempre evitare, tuttavia, sono le regioni a rischio di terremoti e inondazioni. I fiumi corrono lungo una parte considerevole del confine tra Stati Uniti e Messico, il che può creare un vero pericolo di alluvione. La costruzione adiacente ai fiumi può anche presentare imprevisti problemi legali: un trattato del 1970 richiede che la recinzione sia arretrata dal fiume Rio Grande, che delinea il confine tra Texas e Messico. Per questo motivo, l'attuale recinto attraversa la proprietà del proprietario terriero del Texas e presenta delle lacune per consentire ai proprietari terrieri di passare.
I terremoti sono anche relativamente comuni negli Stati Uniti occidentali A seconda della costruzione, alcuni di questi tremore potrebbero causare crepe o rotture nel muro, afferma McKinnon. Un esempio è il sisma di magnitudo 7, 2 che ha colpito nel 2010 vicino al confine tra California e Messico, secondo Austin Elliott, uno studente post-dottorato dell'Università di Oxford la cui ricerca è focalizzata sulla storia dei terremoti. "Se ci fosse stato un muro a El Centinela [una montagna nel nord del Messico] sarebbe stato compensato", scrive Elliott su Twitter.
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Anche se tutte le indagini appropriate sono state completate e le caselle sono selezionate, il successo non è garantito. "Ci sono così tante cose che devono essere fatte prima ancora di spalare la prima paletta di terra", afferma Clendenin.
Nonostante tutti i nostri moderni strumenti di rilevamento e un'attenta pianificazione, la terra ti sorprenderà ancora, aggiunge McKinnon. "Questa parte che pensavi fosse noiosa, semplice e facile da prevedere è in realtà totalmente complicata", afferma. “Guarda ogni grande scavo per un sistema di metropolitana, qualsiasi costruzione di ponti importanti, qualsiasi grande complesso di torri; tutti avevano preventivamente intensi sondaggi, ampie fasi di progettazione e dovevano ancora essere modificati durante la costruzione. "
Dopo l'annuncio dell'Ordine esecutivo di Trump, McKinnon è andato su Twitter per lasciare un promemoria promemoria delle conseguenze della sottovalutazione della Terra. "La Terra non perdona lo sciatto", ha scritto. Ha aggiunto in un'intervista: "Ignora la geologia a tuo rischio e pericolo".
