Πώς ένα τσουνάμι από μελάσα έπνιξε τη Βοστώνη

Στις 19 Ιανουαρίου του 1915 μια δεξαμενή αποθήκευσης εξερράγη στη γειτονιά Νορθ Εντ της Βοστώνης προκαλώντας ένα από τα πιο παράξενα δυστυχήματα στην Ιστορία. Περισσότερα από 8.700 κυβικά μέτρα μελάσας ξεχύθηκαν ορμητικά στους δρόμους σκορπίζοντας τον πανικό και τον όλεθρο. Τρέχοντας προς τη θάλασσα με 56 χιλιόμετρα την ώρα και φθάνοντας σε ύψος ως και τα 8 μέτρα, το σιρόπι ισοπέδωσε κτίρια, «ξερίζωσε» έναν πυροσβεστικό σταθμό, αναποδογύρισε άμαξες, κάρα και φορτηγά, και παρέδωσε ζώα και ανθρώπους σε έναν κάθε άλλο παρά γλυκό θάνατο –ο απολογισμός σε ανθρώπινες ζωές ήταν 21 νεκροί, ενώ υπήρξαν και 150 τραυματίες.

Το συμβάν έμεινε γνωστό ως η «Μεγάλη πλημμύρα της μελάσας στη Βοστώνη» και για περισσότερο από έναν αιώνα παρέμενε ένας σκοτεινός γρίφος. Πώς ένα τόσο «δυσκίνητο» υγρό κατόρθωσε να αποκτήσει τέτοια ταχύτητα και να προκαλέσει μια τόσο μεγάλη καταστροφή; Διάφορες μη ικανοποιητικές εικασίες έχουν διατυπωθεί κατά καιρούς –οι εφημερίδες της εποχής είχαν μιλήσει ακόμη και για βόμβα. Τελικά όμως, όπως αποδείχθηκε πρόσφατα, όλα ήταν ζήτημα δυναμικής των ρευστών και θερμοκρασίας. Η ανακάλυψη έγινε από μια ομάδα ερευνητών και φοιτητών από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, η οποία παρουσίασε τη λύση του αιωνόβιου μυστηρίου στις 21 Νοεμβρίου σε συνέδριο του Τμήματος Δυναμικής των Ρευστών της Αμερικανικής Εταιρείας Φυσικής.

Η Νικόλ Σαρπ, μηχανικός αεροδιαστημικής και συγγραφέας ενός μπλογκ για τη δυναμική των ρευστών, συνεργάστηκε με τον Τζόρνταν Κένεντι και τον Σάμιουελ Ρουμπινστάιν από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ προκειμένου να ελέγξουν, με τη βοήθεια και των φοιτητών, για πρώτη φορά πειραματικά τη φυσική πίσω από την πλημμύρα της μελάσας. Οι ερευνητές ανέτρεξαν σε όλα τα διαθέσιμα ιστορικά αρχεία προκειμένου να προσομοιώσουν τις συνθήκες του δυστυχήματος και να μελετήσουν τη συμπεριφορά της μελάσας σε ψυχρές θερμοκρασίες μέσα σε μια «αίθουσα-ψυγείο». Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν μοντέλα για να κάνουν προβολή των δεδομένων τους σε μια ανάλογης κλίμακας πλημμύρα στον χάρτη της περιοχής του Νορθ Εντ. Είδαν ότι τα αποτελέσματά τους ταίριαζαν απόλυτα με τις περιγραφές που υπήρχαν για το συμβάν. Το πρώτο παράδοξο που έπρεπε να εξετάσουν ήταν το πώς η μελάσα κατόρθωσε να «πιάσει» τέτοιες ταχύτητες μέσα στο γεναριάτικο ψύχος της Μασαχουσέτης. Η μελάσα είναι ένα λεπτόρρευστο μη νευτώνειο ρευστό, κάτι το οποίο σημαίνει ότι ρέει πιο εύκολα από ό,τι τα φυσικά ή μη νευτώνεια ρευστά (όπως το νερό) όταν του ασκείται τάση. Ωστόσο όταν ψύχεται συμπεριφέρεται περισσότερο σαν φυσικό ρευστό και μάλιστα, όπως ανακάλυψαν οι ερευνητές, το ιξώδες της αυξάνεται δραματικά. Συνεπώς ρέει πολύ πιο δύσκολα καθώς πέφτει η θερμοκρασία. «Μας πήρε αρκετά λεπτά για να χύσουμε μόλις 48 χιλιοστά του λίτρου σε έναν βαθμονομημένο κύλινδρο» ανέφερε η κυρία Σαρπ στο περιοδικό «New Scientist».

Η μελάσα, που είχε αποθηκευτεί στη δεξαμενή του Νορθ Εντ, είχε ωστόσο φθάσει στην κρύα Βοστώνη δύο μόλις ημέρες νωρίτερα από τη ζεστή Καραϊβική και άρα, όπως υπολόγισαν οι επιστήμονες, θα πρέπει να ήταν κατά μερικούς βαθμούς θερμότερη σε σχέση με το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτή η διαφορά θερμοκρασίας σε συνδυασμό με τις βαρυτικές δυνάμεις ήταν οι δυο καθοριστικοί παράγοντες που έκαναν το σιρόπι τόσο δολοφονικό. Οι βαρυτικές δυνάμεις ωθούν ένα πυκνό ρευστό ώστε να διαδοθεί οριζόντια μέσα σε ένα λιγότερο πυκνό ρευστό και αυτές είναι που «έσπρωξαν» την πυκνή μελάσα ώστε να ξεχυθεί στον αραιότερο αέρα (το ίδιο ακριβώς φαινόμενο συντελείται όταν ανοίγουμε το παράθυρο και ο πυκνότερος κρύος αέρας εισχωρεί σαν ρεύμα στον αραιότερο θερμό αέρα του δωματίου ακόμη και αν δεν φυσάει). Βγαίνοντας με ορμή στον κρύο αέρα, η σχετικά θερμότερη μελάσα άρχισε γρήγορα να ψύχεται, με αποτέλεσμα το ιξώδες της να αυξηθεί περισσότερο και να γίνει ακόμη πιο επικίνδυνη.

Οταν το σιρόπι ξεχύθηκε στους δρόμους, αρκετοί άνθρωποι βρέθηκαν παγιδευμένοι μέσα σε αυτό. Καθώς τα σωστικά συνεργεία «βουτούσαν», συχνά μέχρι τη μέση, για να τους βγάλουν, το πυκνό υγρό λειτουργούσε σαν κινούμενη άμμος: όσο περισσότερα άτομα έμπαιναν σε αυτό, τόσο δυσκολότερες γίνονταν οι κινήσεις τους. «Είναι γελοίο να το φαντάζεται κανείς, ένα τσουνάμι από μελάσα να πνίγει το Νορθ Εντ της Βοστώνης, όταν όμως κοιτάζεις τις φωτογραφίες, βλέπεις ότι αυτό ακριβώς συνέβη» δήλωσε στους «New York Times» ο Σάμιουελ Ρουμπινστάιν. Επόμενο βήμα των ερευνητών είναι να εξετάσουν τι ακριβώς συνέβη μέσα στη δεξαμενή, καθώς υποπτεύονται ότι ενδεχομένως ένα θερμότερο στρώμα μελάσας που «φορτώθηκε» στο κάτω μέρος της αποτέλεσε έναν παράγοντα που πυροδότησε την έκρηξη.