Los investigadores han podido explicar por primera vez el origen de los misteriosos patrones en forma de panal que se encuentran en los desiertos de sal de todo el mundo.

Los desiertos de sal se encuentran entre los lugares más extremos e inhóspitos del planeta y sus extrañas estructuras poligonales de otro mundo atraen a cientos de miles de turistas cada año. Se dan en zonas como la cuenca Badwater del Valle de la Muerte en California y el Salar de Uyuni en Chile, donde sirvieron de telón de fondo para el planeta desértico Crait en “Star Wars: Los últimos Jedi”.

Ahora, un equipo en el que participan investigadores de la Universidad de Nottingham Trent y la TU Graz (Universidad Tecnológica de Graz, Austria) ha logrado explicar el origen de estos patrones y su icónica forma y tamaño.

Anteriormente, se sospechaba que la costra de sal del desierto se secaba y se formaban grietas, alrededor de las cuales crecían los patrones. Otra hipótesis sugería que la costra de sal crece continuamente y se dobla por falta de espacio, formando los dibujos.

Esta simulación ilustra la salinidad del agua subterránea, desde cero (amarillo) hasta el valor máximo (negro), y el flujo de salinidad en la superficie, desde el flujo ascendente máximo (azul oscuro) hasta el flujo descendente máximo (rojo). El agua salada (dedos oscuros) fluye hacia abajo en láminas estrechas y verticales que se alinean bajo las bandas rojas que forman una red en la superficie | foto J. Lasser et al.

Sin embargo, ninguna de estas explicaciones explica el tamaño constante -siempre de uno a dos metros- y la forma de panal. Una explicación más plausible ha sido aportada por los investigadores, que describen cómo la convección del agua salina en el subsuelo es responsable de la formación de los patrones de sal en forma de panal.

El tamaño constante de los rasgos y la velocidad a la que crecen los patrones también pueden atribuirse a ello, afirman. Para llegar al fondo de este misterio de la naturaleza, el equipo combinó los campos de investigación de la dinámica de fluidos de la física y la geomorfología de las geociencias e investigó el fenómeno desde varias direcciones.

Observaron en experimentos de laboratorio cómo se mueve el agua salina en suelos arenosos y analizaron en simulaciones numéricas la escala de longitud de los patrones en distintas condiciones. En dos estudios de campo en California observaron los patrones en la naturaleza y recogieron muestras para demostrar que las corrientes en el subsuelo reflejan los patrones visibles en la superficie.

Fueron el primer grupo de investigación que grabó en vídeo cómo crece el patrón salino. Las pruebas reunidas por los investigadores en experimentos, simulaciones y estudios de campo apuntan a una imagen coherente.

El mecanismo impulsor de la formación de los patrones es la convección o circulación de agua salada en el suelo bajo la costra de sal. Los desiertos de sal en los que se producen estos patrones no son en absoluto áridos y las aguas subterráneas, muy saladas, a menudo llegan a situarse directamente bajo la corteza salina. En estos desiertos se podría llegar rápidamente a esa agua cavando a mano, aunque sería demasiado salada para beberla.

Cuando esta salmuera se evapora bajo el cálido sol del verano, la sal permanece. Esto hace que el agua subterránea que se encuentra directamente bajo la superficie sea más salada y, por tanto, más pesada que el agua más fresca que aún se esconde debajo. Si esta diferencia de salinidad es lo suficientemente alta, el agua más salada cerca de la superficie comienza a hundirse hacia abajo, mientras que el agua más fresca sube desde abajo.

De forma similar al agua caliente y fría que circula por convección en los radiadores, en el subsuelo se forman rollos de convección de agua salada y menos salada. Un único rollo de convección tendría forma circular, lo que maximiza el volumen encerrado por el rollo al tiempo que minimiza su circunferencia. Sin embargo, cuando se forman muchos rollos de convección uno al lado del otro en el suelo, se “aprietan” y producen patrones hexagonales en forma de panal, a lo largo de cuyos bordes se hunde el agua muy salada.

En lugares con un contenido de sal especialmente alto, la sal también cristaliza más en la superficie. Con el tiempo, la costra resultante forma las jorobas y bordes elevados que crean el patrón de sal en forma de panal.

Salar de Uyuni | foto Anouchka Unel en Wikimedia Commons

La Dra. Jana Lasser, de la Universidad Tecnológica de Graz, es la primera autora del estudio: Éste es un gran ejemplo de investigación básica impulsada por la curiosidad. La naturaleza nos presenta un rompecabezas obvio y fascinante que estimula nuestra curiosidad y nos impulsa a resolverlo, incluso sin tener en mente ninguna posibilidad directa de aplicación.

Además de satisfacer la curiosidad, la comprensión de la topografía de los desiertos de sal ayuda a predecir la cantidad de polvo rico en minerales que se desprenderá de la superficie de los desiertos de sal y se arremolinará en la atmósfera. Este polvo desempeña a su vez un papel importante en la formación de nubes y el transporte de minerales a los océanos.

El Dr. Lucas Goehring, catedrático asociado de Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Nottingham Trent, ha declarado: En los desiertos de sal lo primero que se ve -casi lo único que se ve- es un interminable mosaico de hexágonos y otras formas ordenadas. Unos 50 millones de turistas han visitado estos patrones sólo en el Valle de la Muerte, y el fantástico paisaje exige una explicación.

Lo que hemos demostrado es que existe una explicación sencilla y plausible, pero oculta bajo tierra. Los patrones de la superficie reflejan el lento vuelco del agua salada dentro del suelo, un fenómeno parecido a las células de convección que se forman en una fina capa de agua hirviendo a fuego lento. Aunque hermoso, el viento que sopla sobre los desiertos salados es una fuente importante de polvo atmosférico, y nuestros resultados ayudarán a comprender procesos como éste en entornos desérticos.

En el estudio también participaron el Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización de Gotinga, la Universidad de Southampton, la Universidad de Leeds, la Universidad de Gotinga y la Universidad de Oxford.


Fuentes

Nottingham Trent University | Jana Lasser, Joanna M. Nield, Marcel Ernst, et al., Salt Polygons and Porous Media Convection. Phys. Rev. X 13, 011025, DOI: 10.1103/PhysRevX.13.011025


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