I forrige måned tok president Donald Trump skritt for å gjøre godt med et kampanjeløfte for å gjøre USAs eksisterende grensegjerde til en "stor, vakker" mur. Den 25. januar utstedte Det hvite hus en eksekutivordning som kunngjorde opprettelsen av en "sikker, sammenhengende og ufremkommelig fysisk barriere ... for å forhindre ulovlig innvandring, narkotika- og menneskehandel og terrorhandlinger." Nå har USAs tollvesen og grensebeskyttelse— kontoret som har til oppgave å håndheve grenseforskrifter — er å krympe for å gjøre den ordren til en konkret realitet.
Dagens gjerde består av omtrent 650 mil med forskjellige segmenter, laget av en kombinasjon av stålstolper og skinner, metallplater, kjedeledd, barrierer av betongbiler og netting. Å erstatte det gjerdet med det som har blitt beskrevet som en 20- til 50 fots betongkonstruksjon som vil krysse 1000 av de rundt 2.000 milene til USAs grense mot Mexico, vil ikke være noen enkel bedrift. Foruten å håndtere et foreslått meksikansk søksmål og navigere i det private eierskapet i store deler av Texas ’land, er det en annen bekymring få har tatt opp i detalj: geologi.
Sammenlignet med å bygge et marmorpalass eller høybratt kirke, kan det å virke relativt rett opp å montere en mur. Det er det ikke. (Bare spør kineserne, hvis Great Wall tok 2000 år å bygge og ikke klarte å holde inntrengerne utenfor.) Selv om de fleste veggdesignene er ganske enkle, må byggherrer tilpasse seg et bredt spekter av terreng, forklarer Gary Clendenin, senior hydrogeolog ved ICF. Den sørlige USA-grensen alene inneholder ørken, våtmark, gressletter, elver, fjell og skog - som alle skaper enormt forskjellige problemer for utbyggere.
"Lengden på denne tingen gir utfordringer som bare ikke blir gjennomført i et byggeprosjekt, " sier Clendenin.
Kan disse hindringene overvinnes? Smithsonian.com spurte to forskere, en geofysiker og en hydrogeolog, hvilke geologiske faktorer som murbyggerne først må ta hensyn til hvis de skal gjennomføre dette ambisiøse prosjektet.
Rundt 650 mil med forskjellige gjerdesegmenter ligger langs den nesten 2000 kilometer lange grensen mellom USA og Mexico. Mange segmenter, som det som er vist over, tillater fortsatt kommunikasjon over grensen. (Brian Auer / Alamy arkivfoto) Kartlegging av situasjonen
Tower of Pisa var aldri ment å lene seg. Bygget mellom 1173 og 1370, var strukturen utenfor kilteret plassert på omtrent 30 fot fine elvesedimenter underlagt av et lag med gammel marin leire. Men da utbyggere samlet tonn med marmor, komprimerte ikke elvesedimentene jevnt. I 1178, da de var ferdige med den tredje historien, hadde tårnet allerede fått sin karakteristiske vippe.
Den italienske regjeringen har siden brukt millioner av dollar for å sikre at dette elskede landemerket ikke velter. Slike strukturelle feil fungerer som en påminnelse om at selv om våre forfedre klarte å oppføre mange imponerende bragder, “forblir de ikke nødvendigvis oppreist”, sier feltgeofysikeren Mika McKinnon. For å omgå slike problemer i dag, har moderne utbyggere lagt et avgjørende skritt i byggeprosessen: kartlegging. Selv om det er tidkrevende, er dette trinnet avgjørende for å sikre at den resulterende strukturen kan forbli stående på terra firma i mange år fremover.
Før en enkel murstein legges, samles team av forskere på scenen for å undersøke en litanie med detaljer, fra berggrunnsdyp til jordkjemi. Når det gjelder grensemuren, måtte de krysse hele lengden av den foreslåtte banen, jobbe i segmenter for å evaluere regionen, samle inn data, utvikle planer. (Denne nødvendigheten gjør prosessen med å reise vegger - spesielt de som spenner over tusenvis av miles - mer utfordrende enn å bygge, for eksempel, en 95-etasjers skyskraper.)
"Helt ærlig, det vil ta år å gjøre, " sier Clendenin, som spesialiserer seg på lineære prosjekter som jernbaner og veier. McKinnon er enig. Ett prosjekt hun arbeidet med, en tre mil lang rørledning, er nå på år fem av feltundersøkelser.
Likevel ser Trumps ordre ut til å tillate bare seks måneder for all undersøkelses- og planleggingsinnsats. I den lange listen over nødvendige trinn, uttaler hans utøvende ordre:
"Produser en omfattende studie av sikkerheten til den sørlige grensen, som skal fullføres innen 180 dager etter denne ordren, som skal omfatte den gjeldende tilstanden til sørgrensesikkerheten, alle geofysiske og topografiske aspekter ved sørgrensen, tilgjengeligheten til føderal og stat ressurser som er nødvendige for å oppnå fullstendig operativ kontroll av den sørlige grensen, og en strategi for å oppnå og opprettholde fullstendig operativ kontroll av den sørlige grensen. "
Da kontaktet av Smithsonian.com, nektet tollvesenets byrå å kommentere den gjeldende tidslinjen for veggen og sa i en e-post at "det ville være spekulativt å ta opp spørsmålene du stiller på dette tidspunktet." Men ifølge til forskere Smithsonian.com snakket med, kommer den ikke opp når som helst.
...
Komme til berggrunnen
Den forhistoriske byen Petra står som et godt eksempel på eldgamle geologiske framsyn. Rundt det 4. århundre f.Kr. skar Petras innbyggere grunnlaget for denne en gang travle handelsbyen direkte inn i de røffe rosa og solbrune sandsteinklippene mellom Rødehavet og Dødehavet. Selv om vind og regn truet med å erodere strukturen helt nede, har dens faste forankring i berggrunnen - den faste steinen som ligger under jordens løse lag - holdt denne strukturen høy i tusenvis av år.
Slik grunnstøting i berggrunnen er en nøkkelfunksjon når man bygger en megastruktur, sier McKinnon. For noe så omfattende som en 1000 mile vegg som står oppe på 20 fot høy, vil byggherrer trenge å forankre hele tingen under overflaten til den underliggende bergarten hvis de vil at den skal holde seg oppreist.
Problemet er, å komme til berggrunnen kan være en doozy. Store skår av grensen har et heftig lag med løse sedimenter - skitt, jord, sand - som ligger på toppen av berggrunnen. I noen regioner er berggrunnen hundrevis om ikke tusen meter ned. "Noen steder vil berggrunnen være for dyp - du vil aldri kunne nå berggrunnen på en rimelig måte, " sier McKinnon.
"Det er greit hvis du vil [bygge] et lite hus fordi du bare har det flytende på grunnlaget, " legger hun til.
Men hvis du bygger en megastruktur, "har du et problem, " sier hun.
Grensegjerdet som går gjennom Algodones Sand Dunes i California er av spesiell konstruksjon for å imøtekomme det stadig skiftende klittmiljøet. De smale, 15 fot høye stolpene "flyter" over sanden og kan flyttes vertikalt når sanddynene skifter. (United States Border Patrol, Department of Homeland Security) Det er ikke å si at det er umulig å bygge på sand. Men for å oppføre slike strukturer trygt, gjennomfører geofysikere i dag omfattende seismiske undersøkelser for å avbilde hva som ligger under. For å lage disse bildene, installerer de rader med pigglignende geofoner, som er 3D-mikrofoner som oppdager små vibrasjoner i bakken, og konverterer dem til et elektrisk signal. Da lager de en stor støy, ofte ved å utløse en eksplosjon eller bruke en tung vekt for å dunke bakken. Geofonene registrerer spredning og refleksjon av vibrasjoner til avbildning av underjordiske strukturer, og erter ut problemer som kan ligge under overflaten.
McKinnon opplevde et av disse problemene fra første hånd, under byggingen av en vannkraftsdam som var ment å bli bygget over en dal som spant seg omtrent en kilometer. Teamet gjorde alle de riktige undersøkelsene av regionen, og oppdaget at under deres elvebunn lå en andre kanal begravet i skitt. "Hvis vi ikke hadde funnet den og prøvd å bygge dammen vår på tvers, ville vannet bare erodert den gamle kanalen under, og vi ville hatt en elv under dammen vår, " sier hun.
Det er to alternativer for å overvinne slike problemer med sediment: komprimere sedimentet og tilsett et dypere fundament. For en vegg som er omtrent 20 meter høy, bør fundamentet strekke seg seks til åtte meter under overflaten, sier Clendenin. Alle disse trinnene er dyre og tidkrevende. Men skimp på noen av dem, og "du får din skjeve tårn-av-Pisa-situasjon, " sier McKinnon.
Mange moderne regioner har selvfølgelig ikke de økonomiske ressursene til å gjøre slike undersøkelser og konstruksjon av dype fundamenter. Byene i Campania, Italia, er bygget oppå løse sedimenter som er utsatt for å gli - en situasjon forverret av lokal rydding av vegetasjonen og uregulert konstruksjon som ofte mangler tilstrekkelige fundamenter. Disse faktorene etterlater dem sårbare for innfallene i regionens geologi: I 1998, da et gjørmeskred kruset gjennom byen, krøllet husene ned under tyngden og bevegelsen av slammet, og etterlot minst 95 døde.
...
Dirt Drama
"Noe der er som ikke elsker en vegg / som sender den frosne bakken-dønningen under den, " begynner Robert Frosts dikt "Mending Wall." Frost har kanskje ikke vært en geologisk landmåler, men han fikk en ting riktig: Når det gjelder bygging av vegger, er hevelse i jorden en stor hodepine. Det er grunnen til at etter at landmålere er ferdig med å vurdere hvilken type stein og jord de skal bygge over, begynner de å studere skitten.
Sedimenter, spesielt i leirrike materialer, kan ta på seg vann, hevelse som en svamp i en bolle med vann. De resulterende syklusene med hevelse og krymping i våte og tørre perioder kan sprekke selve fundamentet for strukturer. Og disse typer jordsmonn er vanlige i mange stater der grensemuren skal bygges, inkludert Texas og deler av New Mexico. Faktisk er omtrent halvparten av amerikanske hjem bygget på jord som utvides betydelig, og nesten halvparten av dem lider skade årlig på grunn av jorda, ifølge American Society of Civil Engineers.
Smuss kan også spise opp veggens støttesystem. Jordsmonn som er naturlig sur eller har høye kloridnivåer, kan raskt nedbryte jernrike metaller, sier McKinnon. Disse jordsmonnene kan “korrodere noe, for eksempel, fint, stort metallstang som du legger inn der for å stabilisere grunnlaget, ” sier hun. Andre jordarter har en høy mengde sulfater, en forbindelse som finnes i den vanlige mineralgipsen som bryter ned både metaller og betong. Sulfatrik jord er vanlig i det som er kjent som Trans-Pecos-jordsmonnet langs grensen i den sørvestlige armen av Texas.
Vedlikehold av en så lang struktur er utfordrende. Og selv om en slik vegg kan reises, forblir størrelsen på budsjettet som er nødvendig for å holde den stående uklar. (Kevin Foy / Alamy arkivfoto) "Du kommer til å møte hundrevis, om ikke tusenvis, av forskjellige typer jord langs [en så lang] lineær trasé, " sier Clendenin. (Det er faktisk over 1.300 jordtyper i Texas alene.) Og mange av disse jordsmonnene kommer ikke til å være den rette typen å bygge på toppen av. På det tidspunktet har de som vil være veggbyggere to alternativer: Bruk mer tid og penger på å grave ut eksisterende jordsmonn og erstatte dem med bedre skitt - eller unngå regionen helt.
En ting de imidlertid ikke alltid kan unngå er regioner som er utsatt for jordskjelv og flom. Elver renner langs en betydelig del av grensen mellom USA og Mexico, noe som kan skape en veldig reell fare for flom. Bygning ved siden av elver kan også by på uventede juridiske problemer: En traktat fra 1970 krever at gjerdet settes tilbake fra Rio Grande-elven, som avgrenser grensen mellom Texas og Mexico. På grunn av dette krysser det nåværende gjerdet Texas grunneier eiendom og har hull for å la grunneiere passere.
Jordskjelv er også relativt vanlig i det vestlige USA Avhengig av bygningen, kan noen av disse skjelvingene forårsake sprekker eller brudd i veggen, sier McKinnon. Et eksempel er jordskjelvet med en styrke på 7, 2 som rammet i 2010 nær California-Mexico Border, ifølge Austin Elliott, en postdoktorand ved University of Oxford hvis forskning er fokusert på jordskjelvens historie. "Hvis det hadde vært en mur ved El Centinela [et fjell i Nord-Mexico], ville det blitt utlignet, " skriver Elliott på Twitter.
...
Selv om alle de riktige undersøkelsene er fullført og boksene merket, er ikke suksess garantert. "Det er bare så mange ting som må gjøres før du til og med skyver ut det første skittet, " sier Clendenin.
Til tross for alle våre moderne kartleggingsverktøy og nøye planlegging, vil jorden fremdeles overraske deg, legger McKinnon til. "Denne delen som du syntes var kjedelig og enkel og lett å forutsi er faktisk helt komplisert, " sier hun. “Se på enhver større utgravning etter et t-banesystem, enhver større brokonstruksjon, hvilket som helst stort tårnkompleks; alle av dem hadde intense undersøkelser på forhånd, omfattende designfaser, og måtte fortsatt endres mens de ble bygget. ”
Etter kunngjøringen om Trumps eksekutivorden tok McKinnon til Twitter for å legge igjen en påminnelse om påminnelser om konsekvensene av å undervurdere jorda. "Jorden tilgir ikke slurv, " skrev hun. Hun la til i et intervju: "Ignorer geologi i fare."
