علماء يكشفون مفاجأة .. ماذا يحدث تحت الأرض أثناء هطول المطر؟

سرايا - قد يبدو تأثير الأمطار مقتصرا على سطح الأرض، لكن العلماء اكتشفوا أنها قادرة أيضا على إحداث تغييرات غير متوقعة في أعماق الأرض. فخلال هطول الأمطار الغزيرة، تتسبب كميات المياه المتدفقة داخل المناجم والأنفاق العميقة في دفع الهواء عبر شبكات التهوية، ما يؤدي إلى تباطؤ تدفقه أو حتى انعكاسه مؤقتا. وقد حيّرت هذه الظاهرة المهندسين لسنوات قبل أن يتمكنوا أخيرا من كشف السر وراءها.
بدأت القصة داخل منشأة سانفورد للأبحاث تحت الأرض (SURF) في ولاية ساوث داكوتا، حيث لاحظ المهندسون خلال العواصف المطرية أن نظام التهوية لا يعمل بالشكل المعتاد، إذ كان تدفق الهواء يتباطأ بشكل مفاجئ، وفي بعض الأحيان ينعكس اتجاهه بالكامل، وهي ظاهرة لم يتمكن أحد من تفسيرها في البداية.
ومع استمرار تكرار الظاهرة، بدأ فريق من المهندسين بجمع البيانات وتحليلها، إلى أن قادتهم أجهزة استشعار حديثة إلى اكتشاف غير متوقع. فقد تبين أن مياه الأمطار التي تتسرب إلى أحد آبار المنجم وتهبط إلى الأعماق تعمل مثل مكبس هوائي عملاق، إذ تدفع كميات هائلة من الهواء عبر شبكة الأنفاق أثناء سقوطها، ما يؤدي إلى تغير مؤقت في حركة التهوية.
وقال مهندس التعدين جيسون كونوت، أحد المشاركين في الدراسة، إن الفريق كان يلاحظ لسنوات أن المراوح تتصرف بصورة غريبة أثناء الأمطار الغزيرة، لكن السبب ظل مجهولاً حتى جرى تركيب أجهزة استشعار أكثر تطوراً مكّنتهم من مراقبة تدفق الهواء بدقة.
كما ساعدت تجارب أجراها معلم علوم وطلابه في إحدى المدارس الثانوية على رصد تغيرات غير متوقعة في حركة الهواء أثناء اختبار نظام تصريف المياه، وهو ما وفر أول دليل حقيقي على العلاقة بين المياه المتساقطة والهواء داخل المنجم.
وبعد ذلك، طور الباحثون نموذجاً يعتمد على مبادئ ديناميكا الموائع، مستفيدين من دراسات أجريت سابقاً على شبكات الصرف الصحي الكبيرة، ليتبين أن النتائج تتطابق بشكل كبير مع القياسات الفعلية داخل المنشأة.
وأوضح كونوت أن أكثر ما أثار دهشة الفريق هو أن مجرد سقوط المياه داخل البئر كان قادراً على تحريك كميات ضخمة من الهواء، وهي نتيجة وصفها بأنها كانت تبدو غير قابلة للتصديق قبل إثباتها عملياً.
ولا تقتصر أهمية هذا الاكتشاف على تفسير ظاهرة علمية غامضة، بل تمتد إلى تعزيز سلامة العمل داخل المنشآت تحت الأرض، إذ يمكن استخدام هذه المعرفة للتنبؤ بتغيرات التهوية أثناء الأمطار الغزيرة أو في حالات الطوارئ، مثل الحرائق، عندما تُضخ كميات كبيرة من المياه داخل المناجم، وفقا لموقع"dailygalaxy".
ويرى الباحثون أن فهم هذه العلاقة بين المياه والهواء سيساعد مستقبلاً في تصميم أنظمة تهوية أكثر كفاءة وأماناً، بما يحمي العاملين في المناجم والمنشآت العميقة ويقلل من المخاطر الناتجة عن تغيرات تدفق الهواء غير المتوقعة.