先月、ドナルド・トランプ大統領は、米国の既存の国境フェンスを「大きくて美しい」壁に変えるというキャンペーンの約束を果たすための措置を講じました。 1月25日、ホワイトハウスは「違法な移民、麻薬、人身売買、およびテロ行為を防止するための…安全で、連続した、通過できない物理的障壁」の創設を発表する大統領令を発行しました。国境規制の執行を担当するオフィスは、その秩序を具体的な現実にするために急いでいます。
今日のフェンスは、スチールポストとレール、金属シート、チェーンリンク、コンクリート車両バリア、ワイヤメッシュの組み合わせで作られた約650マイルの異なるセグメントで構成されています。 そのフェンスを、米国とメキシコとの約2, 000マイルの国境のうち1, 000マイルを横断する20フィートから50フィートのコンクリート構造として記述されているものに置き換えることは、容易なことではありません。 提案されているメキシコの訴訟に対処し、テキサス州の大部分の私有地をナビゲートすることに加えて、詳細に対処されていない別の懸念があります。地質学です。
大理石の宮殿や尖った教会を建てるのに比べて、壁を立てるのは比較的簡単に思えるかもしれません。 そうではありません。 （万里の長城の建設に2, 000年を要し、侵略者を排除できなかった中国人に聞いてください。）ほとんどの壁の設計はかなり単純ですが、建築者は幅広い地形に適応する必要があります、とICFの上級水文地質学者Gary Clendeninは説明します。 米国南部の国境だけでも、砂漠、湿地、草原、川、山、および森林が含まれています。これらはすべて、建築者にとって非常に異なる問題を引き起こします。
「このことの長さは、建設プロジェクトで通常は行われない課題を提示します」とクレンデニンは言います。
これらのハードルは克服できますか？ Smithsonian.comは、地球物理学者と水文地質学者の2人の科学者に、この野心的なプロジェクトを実行する場合、壁の建設者が最初に考慮すべき地質学的要因を尋ねました。
米国とメキシコのほぼ2, 000マイルの国境に沿って、約650マイルのフェンスのばらばらのセグメントがあります。 上記の図のような多くのセグメントは、国境を越えたコミュニケーションを依然として可能にします。 （ブライアン・アウアー/ Alamy Stock Photo） 状況の調査
ピサの塔は傾くことを意図していませんでした。 1173年から1370年の間に建設されたオフキルター構造は、古代の海洋粘土の層の下にある約30フィートの細かい川の堆積物の上に配置されました。 しかし、ビルダーが大量の大理石を組み立てたため、川の堆積物は均等に圧縮されませんでした。 したがって、1178年までに、3階建ての作業が終了すると、タワーはすでにその特徴的な傾斜を獲得していました。
イタリア政府はそれ以来、この愛するランドマークが倒れないように数百万ドルを費やしてきました。 このような構造的な失敗は、野外地球物理学者ミカ・マッキノンの言葉を借りれば、祖先が多くの印象的な偉業を成功裏に立てることができたことを思い出させるものです。 今日、このような問題を回避するために、現代の建築業者は建設プロセスに重要なステップである測量を追加しました。 時間がかかりますが、このステップは、結果として生じる構造が今後数年間テラ・ファーマの上に立つことができるようにするために重要です。
単一のレンガを敷く前に、科学者のチームが現場で集まって、岩盤の深さから土壌の化学まで、細部の多くを調査します。 境界壁の場合、提案されたパスの全長を横断し、セグメントで作業して地域を評価し、データを収集し、計画を作成する必要があります。 （この必要性により、壁（特に何千マイルに及ぶ壁）を建てるプロセスは、たとえば95階建ての超高層ビルを建てるよりも困難になります。）
「率直に言って、これには何年もかかるでしょう」と、鉄道や道路などの線形プロジェクトを専門とするクレンデニンは言います。 マッキノンは同意する。 彼女が取り組んだプロジェクトの1つである3マイルのパイプラインは、5年目の現地調査になりました。
それでも、トランプの命令は、すべての調査と計画の努力のためにわずか6ヶ月を許可するようです。 必要な手順の長いリストの中で、彼の大統領命令は次のように述べています。
「この注文から180日以内に完了する南部国境の安全性の包括的な研究を作成します。これには南部国境安全保障の現在の状態、南部国境のすべての地球物理学的および地形的側面、連邦および州の可用性が含まれます。南国境の完全な運用管理を達成するために必要なリソース、および南国境の完全な運用管理を取得および維持するための戦略。」
Smithsonian.comからの連絡を受けた税関国境警備局は、壁の現在のタイムラインについてコメントすることを拒否し、「この時点で質問している質問に対処するのは投機的だろう」とメールで述べました。 Smithsonian.comが話した科学者にとっては、すぐには上がらない。
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岩盤への行き方
先史時代の都市ペトラは、古代の地質学的先見の代表例です。 紀元前4世紀頃、ペトラの住民は、かつては活気に満ちたこの交易都市の基盤を、紅海と死海の間の険しいピンク色と黄褐色の砂岩の崖に直接刻みました。 風と雨は構造物をトップダウンで浸食する恐れがありましたが、岩盤にしっかりと根を張っています-地表のゆるい層の下にある堅い岩は-何千年もの間この構造物を高く保ちました。
岩盤のこのような接地は、巨大構造を構築する際の重要な特徴です、とMcKinnonは言います。 高さ20フィート以上の高さ1, 000マイルの壁のような大規模な建築物の場合、建設者は直立したままにしたい場合は、地面の下にある岩に全体を固定する必要があります。
問題は、岩盤にたどり着くのはすごいことです。 国境の大きな帯状地は、岩盤の上に堆積した緩い堆積物（土、土、砂）の大きな層を特徴としています。 一部の地域では、岩盤は数千フィートではないとしても数百フィートです。 「岩盤が深すぎる場所もあります。手頃な価格で岩盤に到達することは決してできません」とマッキノンは言います。
「小さな家を土台の上に浮かせているだけなので、[家を建てたい]場合でも大丈夫です」と彼女は付け加えます。
しかし、巨大構造を構築している場合、「問題があります」と彼女は言います。
カリフォルニアのアルゴドネス砂丘を通る国境フェンスは、絶えず変化する砂丘環境に対応するために特別な構造になっています。 高さ15フィートの狭い支柱は砂の上に「浮いて」おり、砂丘が移動すると垂直に移動できます。 （米国国境警備隊、国土安全保障省） それは砂の上に構築することは不可能だということではありません。 しかし、このような構造物を安全に立てるために、地球物理学者は今日、広範な地震調査を実施して、その下にあるものを画像化します。 これらの写真を作成するために、彼らは地面の微小な振動を検出して電気信号に変換する3Dマイクであるスパイク状のジオフォンの列を設置します。 それから彼らは大きな音を立てます。多くの場合、爆発を引き起こすか、重い重量を使って地面を叩きます。 ジオフォンは、振動の散乱と反射を記録して地下構造を画像化し、表面下にある可能性のある問題を解決します。
マッキノンは、約1マイルにわたる谷にまたがって建設される水力発電ダムの建設中に、これらの問題の1つを直接経験しました。 チームはこの地域のすべての適切な調査を行い、川底の下に土に埋もれた2番目の水路があることを発見しました。 「それを見つけられずにダムを建設しようとした場合、水はその下の古いチャンネルを侵食し、ダムの下に川ができたでしょう」と彼女は言います。
堆積物に関するこのような問題を克服するための2つのオプションがあります：堆積物を圧縮し、より深い基盤を追加します。 約20フィートの高さの壁の場合、土台は表面下6〜8フィートに広がる必要がある、とクレンデニンは言います。 これらの手順はすべて費用と時間がかかります。 しかし、それらのいずれかをざっと見て、「あなたはピサの斜塔の状況になります」とマッキノンは言います。
もちろん、現代の多くの地域には、こうした調査や深い基盤の構築を行うための経済的資源がありません。 イタリアのカンパニア州の都市は、滑りやすい緩い堆積物の上に建てられています。これは、植生の局所的な伐採と、一般に適切な基盤がない一般的な無秩序な建設によって悪化する状況です。 これらの要因により、地域の地質の気まぐれに対して脆弱になります。1998年、土砂崩れが都市を波紋すると、家屋はスラッジの重量と動きで崩れ、少なくとも95人が死亡しました。
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ダートドラマ
「そこには壁を愛さないものがあります/それはその下に凍った地面のうねりを送ります」とロバート・フロストの詩「メンディング・ウォール」が始まります。 フロストは地質測量士ではなかったかもしれませんが、彼は1つ正しいことを知っています。壁の構築に関しては、土壌の膨張が大きな頭痛の種です。 そのため、測量士は、建設する岩や土の種類を評価し終えた後、汚れの調査を開始します。
特に粘土が豊富な素材の堆積物は水を帯び、水を入れたボウルのスポンジのように膨潤します。 結果として生じる湿潤および乾燥期間中の膨張および収縮のサイクルは、構造のまさに基礎を破壊する可能性があります。 そして、これらのタイプの土壌は、テキサスやニューメキシコの一部を含む境界壁が建設される多くの州で一般的です。 実際、アメリカ土木学会によると、アメリカの家の約半分は大幅に拡大する土壌の上に建てられており、その半分近くが土壌のために毎年被害を受けています。
汚れは、壁のサポートシステムを使い果たすこともあります。 自然に酸性である土壌や塩化物レベルが高い土壌は、鉄に富む金属を急速に分解する可能性があります、とMcKinnonは言います。 これらの土壌は、「土台を安定させるためにそこに入れている素敵な大きな金属鉄筋を腐食する」可能性があります。 他の土壌には、一般的な鉱物石膏に含まれる金属とコンクリートの両方を分解する化合物である硫酸塩が大量に含まれています。 硫酸塩が豊富な土壌は、テキサス州南西部の国境に沿ったトランスペコス土壌として知られているもので一般的です。
このような長い構造の維持は困難です。 そして、そのような壁を建てることができたとしても、それを維持するために必要な予算の大きさは不明のままです。 （ケビンフォイ/アラミーストックフォト） 「（長い）直線的な経路に沿って、数千ではないにしても数百の異なる種類の土壌に遭遇するでしょう」とクレンデニンは言います。 （実際、テキサスだけでも1, 300種類以上の土壌があります。）そして、それらの土壌の多くは、その上に構築するのに適したタイプではありません。 その時点で、壁を建設する人には2つのオプションがあります。既存の土壌を掘り起こし、より良い土に交換するために、より多くの時間とお金を費やすか、地域全体を避けるかです。
しかし、彼らが常に避けることができないことの1つは、地震と洪水の危険にさらされている地域です。 川は米国とメキシコの国境のかなりの部分に沿って流れており、洪水の非常に現実的な危険を引き起こす可能性があります。 川に隣接する建物は、予想外の法的問題も引き起こす可能性があります。1970年の条約では、テキサスとメキシコの国境を示すリオグランデ川からフェンスを引き戻す必要があります。 このため、現在のフェンスはテキサスの土地所有者の財産を横断し、土地所有者の通過を許可する隙間があります。
地震は、米国西部でも比較的一般的です。構造によっては、これらの震動の一部が壁に亀裂や破損を引き起こす可能性があります、とMcKinnonは言います。 地震の歴史に焦点を合わせた研究を行っているオックスフォード大学のポスドク学生であるオースティン・エリオット氏によると、2010年にカリフォルニアとメキシコの国境付近でマグニチュード7.2の地震が発生しました。 「エルセンティネーラ（メキシコ北部の山）に壁があったとしたら、それは相殺されていただろう」とエリオットはツイッターで書いている。
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すべての適切な調査が完了し、ボックスがチェックされていても、成功は保証されません。 「最初のスコップをすくい出す前に、やらなければならないことがたくさんあります」とクレンデニンは言います。
最新の測量ツールと慎重な計画にもかかわらず、地球はあなたを驚かせるでしょう、とMcKinnonは付け加えます。 「あなたが退屈で単純で予測しやすいと思ったこの部分は、実際には完全に複雑です」と彼女は言います。 「地下鉄システムの主要な発掘、主要な橋の建設、大型のタワー複合施設をご覧ください。 全員が事前に徹底的な調査を行い、広範な設計段階を経ており、構築中に修正する必要がありました。」
トランプ大統領の大統領令の発表後、マッキノンは地球を過小評価した結果の予感させるリマインダーを残すためにツイッターを利用した。 「地球はだらしないことを許さない」と彼女は書いた。 彼女はインタビューで次のように付け加えました：「あなたの危険で地質学を無視してください。」
