Las grandes redes fluviales - como las que canalizan a los ríos Colorado y Mississippi - pueden parecer características permanentes de un paisaje. De hecho, muchos ríos definen los límites políticos que han estado en vigor durante siglos. Pero los científicos han sospechado durante mucho tiempo que las redes de los ríos no son tan estáticos como parecen, y se han reunido evidencia geológica y biológica que sugieren muchos ríos han sido "recableado" cambiando y moviéndose a través de un paisaje a través de millones de años.
Ahora, los investigadores del MIT y el Instituto Federal Suizo de Tecnología (ETH Zurich) han desarrollado una técnica de mapeo que mide la cantidad de una red fluvial está cambiando, y en qué dirección se puede mover. Sus resultados se publican en la edición de esta semana de la Ciencia . La técnica se centra en el drenaje de la red fluvial divide - crestas, como a lo largo de cadenas montañosas, que actúan como límites entre dos cuencas. Como el agua de lluvia fluye por ambos lados de una divisoria de aguas en los ríos y opuestas, que erosiona la roca subyacente. El río en un lado de la brecha puede erosionar más rápido que el otro, la creación de lo que los investigadores llaman un "desequilibrio" en la red fluvial. Para llegar a un equilibrio, razonaron que una divisoria de aguas debe cambiar para asumir un patrón más estable.
El equipo llegó con una técnica de medición para determinar la dirección en la que una brecha tendría que moverse para traer sus redes fluviales en equilibrio, y luego hizo estas mediciones en paisajes reales, incluidas las regiones en China, Taiwán y el sudeste de Estados Unidos. Encontraron que mientras que algunas redes fluviales se correspondía con el patrón estable - lo que sugiere que estos son relativamente estáticas -. Otras redes, como las que en el sudeste de los EE.UU., los patrones producidos lo que implica que estas regiones están cambiando y cambiando "Somos capaces de conseguir una sentido de si una red fluvial dada está experimentando cambios dramáticos, y si las cuencas de drenaje individuales están reduciendo, en expansión, o migrar lateralmente ", dice el co-autor Taylor Perron, profesor asistente de geología en el departamento del MIT de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias. "Nos tomamos una instantánea instantánea del grado de reorganización, así como la dirección en la que está pasando." Equilibrio a través de una brecha Saber donde los sistemas fluviales están cambiando puede ayudar a explicar las disparidades curiosas que se encuentran en determinadas cuencas hidrográficas. Por ejemplo, Perron señala algunas redes fluviales donde los científicos han identificado especies de sedimentos o los peces que mejor responden a la geología o la composición genética de una cuenca de río cercano. La divisoria de aguas que separa estas cuencas puede haber cambiado abruptamente en algún momento en el pasado, la transferencia de cabecera de un río a río en el lado opuesto. Cómo crestas o divisorias de drenaje, migrar es determinada por la velocidad a cada lado de una cresta erosiona. Si un río en una corte lateral en la roca subyacente más rápido que el río al otro lado de la brecha, este desequilibrio puede empujar una cresta a través de un paisaje con el tiempo. "Pero eso es muy difícil de medir", dice Perron. "La medición de estos índices de erosión muy lentas, por lo general décimas de milímetro por año, es difícil. Usted no puede ir a un río y apuntar su tricorder de Star Trek en ella y ver lo rápido que está erosionando ". En cambio, los investigadores calcularon lo que se llama una "elevación de equilibrio" de las cuencas de drenaje a ambos lados de la brecha - es decir, cómo alto o bajo de un río tendría que ser un equilibrio entre dos fuerzas: la erosión de un río en la roca, y la actividad tectónica de la región, lo que empuja la roca hacia arriba. A falta de coincidencia en la elevación de equilibrio a través de una divisoria de aguas significa la brecha es probable que en el movimiento:. Para alcanzar un estado estable, la brecha debe migrar hacia el lado con la elevación de equilibrio más alto Los investigadores encontraron que mediante la asignación de las elevaciones de equilibrio de las redes fluviales enteras y cálculo de los desajustes entre las divisiones de drenaje, podían predecir las direcciones en las que se divide a lo largo de un paisaje está migrando. Shifting límites Los investigadores aplicaron su técnica para tres redes fluviales muy diferentes, que se encuentra en la meseta de Loess en China, la Cordillera Central en el este de Taiwan, y la región comprendida entre los Montes Apalaches y el Océano Atlántico en el sureste de los EE.UU. Como resultado, los ríos de la meseta de Loess - una región geológica tectónicamente estable - son esencialmente estacionario, ya que sus elevaciones de equilibrio alto grado de concordancia entre las divisiones de drenaje. Sin embargo, las redes fluviales mucho más jóvenes en Taiwán forman un patrón muy diferente, pareciendo a cambiar dramáticamente en respuesta a la actividad tectónica de la región. Lo más sorprendente de Perron fue lo que probablemente ocurre en el sudeste de Estados Unidos. Mientras que el paisaje, que se extiende desde el norte de Florida a Virginia, no ha experimentado una gran actividad tectónica durante cientos de millones de años, el mapa del grupo sugiere que las redes fluviales de estas áreas están en movimiento. A partir de sus resultados, los investigadores encuentran que la Blue Ridge Escarpa se está moviendo hacia el interior, y, esencialmente, arrastrando detrás de él las cuencas fluviales, que se extiende lentamente a través del paisaje. Con el tiempo, dice Perron, las cuencas más grandes cercanos a la costa se hará cargo de los más pequeños, cambiando enormemente la topografía. "Lo que probablemente vería alguna de estas cuencas hidrográficas costeras más pequeñas que dejan de existir, al igual que el Ogeechee", dice Perron. "Y algunas cuencas más grandes, como la de Roanoke y el Savannah, probablemente se hará más grande. Todos estos límites están cambiando, y dependiendo del tiempo que se espera, se podía ver que se vayan muy lejos. " Kelin Whipple, profesor de exploración de la Tierra y del espacio en la Universidad Estatal de Arizona, dice que la técnica del grupo puede ayudar a los científicos a comprender la arquitectura de acuíferos y embalses de petróleo, así como las interacciones entre el clima, la tectónica y la amenaza sísmica. "Ellos han proporcionado una nueva herramienta para evaluar la posible influencia de estos procesos y para identificar los lugares donde han estado activos", dice Whipple, que no era participó en la investigación. "La técnica del grupo es excelente y demostrará una gran adición al arsenal de herramientas que tenemos para consultar paisajes acerca de su historia."