Ta en kopp te og tenk på jordskjelv

Brygg deg en kopp te, plasser den våte teposen på en sammenbrettet serviett og ta en kikk på hva som skjer i posen. Etterhvert som vannet mellom tebladene forsvinner, blir det erstattet med luft, men det skjer ikke i en jevn bevegelse. Ser du at det plopper opp luftbobler?

Den som viser fram tepose-demonstrasjonen, er Marcel Moura – postdoktor ved PoreLab, et senter for framragende forskning – for tiden på hjemmekontor i Brasil.

– Men det er ikke teposer du forsker på, Moura?

– Nei, vi studerer prosesser hvor en væske eller gass erstatter en annen i porøse materialer, forteller han, og da er den våte teposen en fin analogi.

Samme prosess som CO₂-lagring i tomme oljereservoarer

Mer matnyttige eksempler er CO₂-lagring i gamle oljereservoarer. Hulrommene i berggrunnen som det før var olje i, er nå gjerne fylt av sjøvann, som skal erstattes av CO₂.

I Oslo har forskerne laget seg en modell for porøse materialer laget av gjennomsiktige  glassperler, slik at det er lett å se hva som skjer i materialet. Moura og kollegene har fylt hulrommene med væske og studerer hva som skjer når væsken pumpes ut og erstattes med luft.

– Det som er interessant, er at det ser ut til at det er en uregelmessig prosess, sier Moura. – Det skjer ingenting en stund, før et helt område plutselig tømmes for vann.

Både jordskjelv og teposer har plutselige utbrudd

Prosesser som er stille lenge før det plutselig skjer noe, finner vi eksempler på mange steder, blant annet i naturen. Jordskjelv er ett. Vanligvis er det jo ikke jordskjelv, men jordplatene beveger seg og bygger opp energi i systemet før det med ett har kommet over en terskel og jorda dirrer.

Akkurat dette fenomenet, at aktiviteten skjer i plutselige utbrudd, er ikke så lett å observere til daglig, men teposen er et unntak.

– At du plasserer den på en serviett, er et viktig poeng, forklarer Moura.

Servietten trekker ut vannet i passe hastighet slik at du kan se hva som skjer.

I laboratorieeksperimentet hans på Blindern sørger utstyret for at forskerne kan gjøre kontrollerte studier. I dette eksperimentet er det trykket som er avgjørende faktor.

Aksjekurser og kunstig vanning

– Så hva kan vi bruke denne kunnskapen til?

– Jeg vil si vi øker den generelle forståelsen av prosesser med plutselige utbrudd, sier Moura. – Akkurat dette resultatet kan ikke gi oss ny kunnskap som kan overføres på for eksempel jordskjelv, men det er en ny bit i puslespillet.

Kunnskapen har en rekke viktige anvendelser, i tillegg til den før nevnte CO₂-lagringen, viser også jord som tørker etter regn eller vanning og aksjekurser samme uregelmessigheter.

Rosa støy

– Fikk dere noen overraskelser på laben?

– Ja, og dette er litt mer teknisk, men vi oppdaget at systemet har rosa støy.

Mens hvit støy har like mye energi ved alle frekvenser, har rosa støy mindre energi ved høye frekvenser.

Begrepene er hentet fra lys: Hvitt lys inneholder alle farger, eller frekvenser. Hvit støy i lydsignaler høres ut som et brus.

Rosa støy finnes i veldig mange ulike systemer, fra tidevann og hjerteslag til finansielle systemer. 

– Vi ventet ikke å finne det i vårt eksperiment. Så vidt jeg vet er dette første gang rosa støy er observert i væskeflyt gjennom porøse materialer, og vi er veldig fornøyd med at vi klarte å finne en passende matematisk beskrivelse for det.