Los desiertos de sal se encuentran entre los lugares más extremos e inhóspitos del planeta y sus extrañas estructuras en forma de polígono atraen a cientos de miles de turistas cada año.
por la Universidad de Nottingham Trent
Ocurren en áreas que incluyen la Cuenca Badwater del Valle de la Muerte en California y el Salar de Uyuni en Chile, donde sirvieron como telón de fondo para el planeta desértico Crait en «Star Wars: The Last Jedi».
Ahora, un equipo que involucra a investigadores de la Universidad de Nottingham Trent y TU Graz en Austria ha podido explicar el origen de estos patrones y su forma y tamaño icónicos. La investigación se publica en la revista Physical Review X.
Anteriormente, se sospechaba que la costra de sal del desierto se seca y se forman grietas, alrededor de las cuales crecen los patrones. Otra hipótesis sugería que la costra de sal crece continuamente y se dobla por falta de espacio, formando los patrones.
Sin embargo, ninguna de estas explicaciones da cuenta del tamaño constante, siempre de uno a dos metros, y la forma de panal.
Los investigadores ahora han proporcionado una explicación más plausible, que describen cómo la convección del agua salina en el subsuelo es responsable de la formación de patrones de sal en forma de panal.
El tamaño constante de las características y la velocidad con la que crecen los patrones también se pueden atribuir a esto, dicen.
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 salada en suelos arenosos y analizaron en simulaciones numéricas la escala de longitud de los patrones en diferentes condiciones. En dos estudios de campo en California, observaron los patrones en la naturaleza y recolectaron muestras para mostrar que las corrientes en el subsuelo reflejan los patrones visibles en la superficie.
Fueron el primer grupo de investigación en registrar en un video cómo crece el patrón de sal.
La evidencia recopilada por los investigadores en experimentos, simulaciones y estudios de campo apunta a una imagen consistente.
El mecanismo impulsor para la formación de patrones es la convección o circulación de agua salada en el suelo debajo de la costra de sal. Los desiertos de sal en los que ocurren estos patrones no están completamente secos y el agua subterránea altamente salada a menudo llega hasta estar directamente debajo de la costra de sal. En estos desiertos llegarías rápidamente a esa agua cavando a mano, aunque sería demasiado salada para beber.
Cuando esta salmuera se evapora bajo el sol de verano, la sal permanece. Esto hace que el agua subterránea directamente debajo de la superficie sea más salada y, por lo tanto, más pesada que el agua más dulce 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 dulce sube desde abajo.
Al igual que el agua fría y caliente que circula por convección en los radiadores, se forman rollos de convección de agua salada y menos salada en el subsuelo.
Un solo rollo de convección tendría una forma circular, lo que maximiza el volumen encerrado por el rollo y minimiza su circunferencia. Sin embargo, cuando muchos rollos de convección se desarrollan uno al lado del otro en el suelo, se «aprietan» y producen patrones hexagonales en forma de panal, a lo largo de los bordes de los cuales se hunde agua muy salada.
En lugares con un contenido particularmente alto de sal, la sal también cristaliza más en la superficie. Con el tiempo, la corteza resultante forma las protuberancias y los bordes elevados que crean el patrón de sal en forma de panal.
La primera autora, la Dra. Jana Lasser de la TU Graz, dijo: «Este 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, por lo tanto, nos impulsa a resolverlo, incluso sin ningún otro conocimiento directo». posibilidad de aplicación en mente».
Además de satisfacer la curiosidad, la comprensión de la topografía de los desiertos de sal ayuda a predecir cuánto polvo rico en minerales se desprenderá de las superficies de los desiertos de sal y se arremolinará en la atmósfera. Este polvo, a su vez, juega un papel importante en la formación de nubes y el transporte de minerales a los océanos.
El Dr. Lucas Goehring, profesor asociado de física en la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad de Nottingham Trent, dijo: «En los desiertos de sal, lo primero que ves, casi lo único que ves, es un mosaico interminable de hexágonos y otras formas ordenadas. Algunas 50 millones de turistas han visitado estos patrones solo en Death Valley, y el fantástico paisaje exige una explicación.
«Lo que hemos demostrado es que existe una explicación simple 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 capa delgada de hervir agua a fuego lento.
«Aunque es hermoso, el viento que sopla sobre los desiertos de sal es una fuente importante de polvo atmosférico, y nuestros resultados ayudarán a comprender procesos como este en ambientes desérticos».
El estudio también involucró al Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización en Göttingen, la Universidad de Southampton, la Universidad de Leeds, la Universidad de Göttingen y la Universidad de Oxford.
Más información: Jana Lasser et al, Salt Polygons and Porous Media Convection, Physical Review X (2023). DOI: 10.1103/PhysRevX.13.011025
Por qué Death Valley está lleno de polígonos: physics.aps.org/articles/v16/31
