He aquí por qué los patrones geométricos en las salinas de todo el mundo se ven tan similares

Las salinas de todo el mundo, como estas en Badwater Basin en Death Valley, California, forman polígonos de tamaño similar.

Rudy Sulgan/El banco de imágenes/Getty Images Plus

Por Matthew R. Francisco

5 abril 2023 a las 7:00 am

Desde el Valle de la Muerte hasta Chile e Irán, se forman polígonos de sal de tamaño similar en playas de todo el mundo, y los flujos de fluidos subterráneos podrían ser la clave para resolver el enigma de por qué.

Formas geométricas como pentágonos y hexágonos se forman espontáneamente en una amplia gama de entornos geológicos. El barro seco, el hielo y la roca a menudo se agrietan en polígonos, pero estos patrones tienden a variar dramáticamente en tamaño.

Entonces, ¿por qué todas las playas son tan persistentemente similares? La respuesta se encuentra bajo tierra, proponen la física Jana Lasser y sus colegas el 24 de febrero en Physical Review X. Con modelos matemáticos sofisticados, simulaciones por computadora y experimentos realizados en el lago Owens en California, el equipo conectó lo que vieron en la superficie con lo que sucede debajo.

"Los flujos de fluidos y la convección subterránea son los únicos capaces de explicar por qué se forman los patrones", dice Lasser, de la Universidad Tecnológica de Graz en Austria.

Este enfoque tridimensional fue clave para explicar la universalidad de los polígonos salados.

Las salinas se forman en lugares donde las lluvias son escasas y hay mucha evaporación (SN: 5/12/07). El agua subterránea que se filtra hacia la superficie se evapora, dejando una costra de sales y otros minerales que se habían disuelto en el agua. Lo más sorprendente es que este proceso da como resultado crestas bajas de sal concentrada que dividen la playa en polígonos: en su mayoría hexágonos con algunos pentágonos y otras formas geométricas.

El tipo de sal varía de una playa a otra. La sal de mesa, o cloruro de sodio, domina en algunas playas, pero otras tienen más sales de sulfito. Y las propias costras de sal varían en grosor desde unos pocos milímetros hasta varios metros. Esa variación parece ser la razón por la que fracasaron los intentos anteriores de describir los patrones de las playas.

Ya sea que las costras tengan un metro o un milímetro de espesor, las salinas presentan polígonos de 1 a 2 metros de ancho. Los modelos anteriores basados ​​en el agrietamiento, la expansión y otros fenómenos que describen cómo se fracturan el lodo y la roca producen polígonos con tamaños que varían según el espesor de la corteza.

A medida que el agua subterránea se evapora de la superficie, concentra la sal en el agua subterránea restante. Esa agua salada, ahora más densa y pesada, se hunde, empujando hacia arriba a otras aguas menos densas. Lasser y sus colegas demostraron que, con el tiempo, la circulación, conocida como convección, tiende a empujar las columnas descendentes de agua más salada hacia una red de láminas verticales. La superficie sobre estas láminas acumula más sal, por lo que allí crecen gruesas crestas de sal. Se forman costras más delgadas de sal en el medio, donde surge agua menos salada, formando espontáneamente los polígonos característicos compartidos por playas de todo el mundo.

Las ecuaciones que utilizaron los investigadores describen la salinidad relativa del agua subterránea, la presión dentro del fluido y la velocidad a la que circula el agua. Las simulaciones por computadora que abarcaron toda la complejidad del problema 3-D comenzaron sin costra de sal ni polígonos y produjeron algo que se parece mucho a las playas reales.

"Este modelo dinámico de fluidos tiene mucho más sentido que un modelo que ignora lo que sucede debajo de la superficie", dice el físico Julyan Cartwright del Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, que tiene su sede en Granada y no participó en la investigación.

Las pruebas en Owens Lake ayudaron al equipo a verificar y refinar el modelo. "La física es mucho más que simplemente sentarse frente a una computadora", dice Lasser, "y quería hacer algo que involucrara experimentos".

El lago se secó en la década de 1920 cuando el agua se desvió a Los Ángeles. Los minerales depositados en el salar restante incluyen grandes concentraciones naturales de arsénico, que se lleva el polvo levantado por el viento, creando graves riesgos para la salud. Entre otros esfuerzos de remediación, se bombeó salmuera al lecho del lago para tratar de crear una costra de sal más estable (SN: 28/11/01). Esa intervención humana les dio a los investigadores la oportunidad de probar sus ideas de forma controlada.

"Toda el área está destruida", dice Lasser, "pero para nosotros era el entorno de investigación perfecto".

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J. Lasser et al. Polígonos de sal y convección de medios porosos. Revisión física X. Publicado en línea el 24 de febrero de 2023. doi: 10.1103/PhysRevX.13.011025.

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