Si te has quedado en una colina durante una tormenta, usted probablemente ha visto la evolución del paisaje, por lo menos en una escala pequeña: riachuelos de agua corriendo por una pendiente, el corte más profundas zanjas en la tierra cuando la lluvia se vuelve más pesado. Es una simple fenómeno que los científicos han creído durante mucho tiempo se aplica a las grandes formas del terreno, así - es decir, los ríos cortan más rápido en las montañas que reciben mayor precipitación. Se cree que si los patrones de precipitaciones influyen sobre cómo los ríos cortados en la roca, con el tiempo, la erosión acumulativa y sus efectos en la deformación de las rocas en última instancia, puede controlar cómo todo cordilleras tomar forma. Sin embargo, esta teoría aparentemente intuitiva - que la precipitación influye en la rapidez con paisajes erosionar - ha sido difícil de verificar, porque muchos otros factores, tales como la resistencia de la roca y los movimientos tectónicos de la placa, también puede influir en las tasas de erosión.

Ahora los investigadores de MIT del Departamento de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) han puesto a prueba esta teoría mediante el estudio de la relación entre la precipitación y la erosión en la isla hawaiana de Kauai, que tiene uno de los gradientes más pronunciados en el mundo de las precipitaciones anuales. El centro de la isla recibe más de 9 metros (unos 350 centímetros) de lluvia por año, mientras que sus costas se mantienen relativamente seco, con un mínimo de medio metro (aproximadamente 20 pulgadas) de lluvia al año. Los investigadores trazaron precipitación de la isla y estima cuánto terreno se erosiona con el paso de Kauai de 4 millones de años de historia. Se encontró un patrón claro: La lluvia más una región recibe, más eficientemente sus ríos cortados en la roca, formando profundos cañones en las zonas más húmedas. El grupo utilizó estas mediciones para probar una fórmula ampliamente utilizado, pero probado raramente matemática de la erosión, y encontraron que cuando las tasas de precipitación en la ecuación, se puede predecir con exactitud cómo los ríos tallada en la isla con el tiempo. "Ahora tenemos evidencia empírica para una idea que ha estado alrededor por un tiempo ", dice Ken Ferrier, quien dirigió el estudio mientras era investigador postdoctoral en el MIT y ahora es un investigador postdoctoral en la Universidad de Harvard. "La idea es que la precipitación debería afectar la rapidez con ríos cortados en la roca, que tiene muchas implicaciones para la forma en paisajes evolucionan." Ferrier publicó los resultados del estudio de esta semana en la revista Naturaleza . El es el co-autores son estudiante graduado del MIT Kimberly Huppert y Perron Taylor, Cecil y Ida Profesor Asistente Verde de Geología en EPA. Rain frente al volcán Según los investigadores, Kauai gradiente de lluvia fuerte y la roca volcánica uniforme que crea un natural "excepcional laboratorio "para probar la relación entre la precipitación y la erosión. Los patrones de viento barren las nubes de lluvia desde el océano hacia la cima del volcán de la isla, donde llueve la mayor parte de su humedad antes de pasar sobre el resto de la isla. Como resultado, la precipitación anual es más alta en el centro de la isla, con una dramática bajada hacia las costas, y también es mayor en el lado de la isla que se enfrenta el viento. Si la lluvia de hecho tiene un efecto sobre la erosión, el equipo motivado, entonces las tasas de la isla de erosión deben exhibir un patrón similar dramática. Para probar su teoría, los investigadores primero miró a Kauai topografía actual, que cuenta con grandes cañones canalizan hacia el centro de la isla , con pequeños valles de los alrededores. Entonces crearon un mapa de lo que la isla parecía cuando se formó a más de 4 millones de años, antes de erosión altera su superficie. Para ello, los investigadores identificaron suavemente inclinados, superficies casi planas alrededor de la isla, que probablemente son los restos de terreno original del volcán. A continuación, utiliza una sencilla ecuación matemática para, en esencia, se extienden las superficies remanentes juntos en una forma aproximadamente cónica - lo que Kauai topografía probable asemejaba cuando la primera isla formada. Ferrier y sus colegas luego se mide la diferencia entre la topografía moderna y esta topografía reconstruida para estimar la cantidad de roca erosionada con el tiempo - y divide esta diferencia por la edad de la volcánica fluye hacia arriba para calcular una tasa de erosión. Los investigadores llevaron a cabo este ejercicio por más de 13.000 ubicaciones a lo largo de 32 ríos en toda la isla, la medición de las tasas de erosión a lo largo de cada río. Luego trazó estas tasas de erosión en contra de las tasas de precipitación en toda la isla y encontró que, después de corregir la inclinación de cada río y el tamaño de su cuenca de drenaje, los ríos que reciben más lluvias erosionaron la tierra más rápido que aquellos con menos lluvia. Alimentar el flujo de los investigadores compararon sus tasas de erosión medidos a una ecuación matemática utilizada para predecir la erosión de un río. Esta ecuación se atribuye la tasa de erosión a lo escarpado del río y la velocidad de flujo a través de su canal, pero la tasa de flujo se suele suponer que depender sólo del tamaño de la cuenca de drenaje del río, haciendo caso omiso de las diferencias espaciales en las precipitaciones. Otros factores que pueden influir en la velocidad de erosión, pero que no están explícitamente incluidas en esta ecuación, incluyen el tipo de roca que se erosiona y los tipos de vegetación en la zona. Ferrier usado tasas de precipitación medidos para calcular el caudal en cada punto a lo largo de cada río , y encontró una fuerte correlación entre las tasas de la ecuación de erosión previstos y las tasas de erosión medidos - un resultado que indica la cantidad de precipitación que realmente importa cuando se trata de predecir cómo el paisaje se erosionará. Sean Willet, profesor de geología en el Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, dice la mayor fortaleza del grupo fue en la elección de la configuración experimental. "En ciencias de la tierra, no podemos simular muchas de estas cosas en el laboratorio, hay que salir al campo y encuentra naturalmente experimentos", Willet dice. "El estudio se hizo en Kauai hizo maravillosamente. Encontraron un lugar en la Tierra donde sabíamos mucho acerca de lo que el paisaje original parecía, tuvimos un cambio en el clima fantástico donde la precipitación fue de medio metro a más de 9 metros a unos pocos kilómetros, y los que utilizan como una forma natural ocurriendo experimento con el fin de cuantificar estos procesos. Y para mí, eso es realmente lo que hizo que la contribución de un valioso ". "Esto es emocionante porque demuestra que algunas ideas audaces que se han propuesto unos paisajes son probablemente correcta", dice Perron. "Por ejemplo, si llueve más en un lado de la cordillera, que en realidad podría hacer que la sierra asimétrica y modificar su anchura. Con sólo cambiar los procesos atmosféricos, puede cambiar la forma de la Tierra sólida está deformando. Ahora hay cierto apoyo empírico a estas ideas. "