Hielo jugando con piedras

2003/05/01 Nuñez-Betelu, Koldo | Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Los científicos sabían desde hace tiempo que estas formaciones no eran una compensación del trabajo de los duendes o extraterrestres; la explicación, por supuesto, es mucho más terrestre y tienen mucho que ver el clima y el tipo de suelo. Se ha tratado de encontrar una explicación para cada una de las formaciones y ahora algunos científicos han presentado un modelo completo que aglutina a todos los agentes. El estudio ha sido realizado por los geólogos estadounidenses Mark Kessler y Brad Werner y los resultados han sido publicados en la revista Science.

Estos geólogos se han centrado en las formaciones rocosas que aparecen en Alaska, algunas islas noruegas y zonas alpinas. Consideran que en el origen de todas las formaciones mandan dos fuerzas principales, dependiendo de cuál sea la más fuerte de las dos, las piedras se organizarán de una u otra manera. Además, existen otros agentes a tener en cuenta, bastando con que en uno de ellos se produzca un pequeño cambio para pasar de una configuración a otra.

Con todas estas variables, se ha elaborado un modelo numérico en el que los resultados obtenidos por ordenador se corresponden con las formaciones que aparecen en la naturaleza. Por ello, los investigadores han explicado matemáticamente las líneas de formación de rocas. Parece que el modelo ha explicado lo que se conocía anteriormente, es decir, que el principal mecanismo lo constituyen los cíclicos de los procesos de congelación y descongelación, lo que provoca movimientos en el suelo capaces de mover las piedras.

Rueda de brujas creada por el hielo

Estas curiosas formaciones de piedra surgen de la división y disposición del suelo y de las piedras de grano fino en suelos de entre un decímetro y un metro de profundidad. En principio, en estos suelos las piedras y los granos finos están mezclados, con agua intermedia. Cuando se forman cristales de hielo, el agua líquida flota y expande la capa superior. Además, el aumento de volumen en la congelación del agua también contribuye a esta expansión. En consecuencia, desestabiliza la interfaz entre piedras y suelo.

Además, en el suelo las piedras grandes se encuentran en la parte superior, mientras que los gránulos más pequeños en las capas inferiores, debido a que los granos finos van desde el hueco de las piedras hacia abajo. Sin embargo, los procesos de congelación y descongelación que se producen entre estas capas alteran esta estructura. De hecho, al congelar el suelo, la isoterma baja de arriba abajo y las piedras superiores se congelan más rápido que el suelo de grano fino, ya que las piedras son secas. Al mismo tiempo, el suelo pierde agua, se seca y se compacta. En zonas empinadas, este proceso obliga a desplazar piedras y granos finos.

Al fundir el hielo, el suelo compactado reabsorbe agua y se expande. Pero como se expande verticalmente, no iguala el desplazamiento lateral antes ocurrido. Como consecuencia de todo ello, las piedras se desplazan hacia arriba y hacia la zona de alta concentración de rocas, mientras que el suelo se desplaza hacia abajo y hacia una concentración elevada de suelo. Este proceso ha sido denominado como clasificación lateral, por lo que tras los sucesivos ciclos de congelación y fusión quedan separadas las piedras y el suelo.

El segundo mecanismo principal es la alineación de las piedras. Los movimientos que se producen durante la congelación y el deshielo provocan la elevación de las zonas rocosas, mientras que el suelo queda más profundo.

Además, las rocas quedan limitadas lateralmente. Por el diferencial de subida, las piedras se desplazan de las zonas de mayor espesor a las pequeñas, alargándolas en un eje. Al final quedan alineados.

En función de cuál de estos dos mecanismos sea el más potente, se generan diferentes tipos de formaciones. Sin embargo, hay que tener en cuenta otros agentes. Las más importantes son la pendiente y la concentración de rocas en el suelo, bastando con que se produzca una pequeña modificación en alguno de sus agentes para pasar de una disposición a otra.

De una constitución a otra

En el modelo realizado por ordenador, todos los agentes han sido cuantificados y pueden ver qué pasa cambiando el valor de las variables. Esto permite visualizar la influencia de cada variable en la creación de círculos, laberintos, islas, líneas o polígonos, así como los cambios necesarios para pasar de una formación a otra.

Por ejemplo, si se dispone de una formación de círculos, basta con dar un valor cero a la fuerza que actúa lateralmente y reducir la concentración de piedras (a 1.000 piedras/m 2, por ejemplo) para explicar un laberinto. Si la concentración de rocas es aún menor, se obtienen 700 piedras/m 2 o islas de piedra. Por el contrario, si la concentración de piedras es de 100 piedras/m 2, a medida que aumenta la pendiente, las islas de piedra pasan a las líneas que descienden en pendiente.

Por otra parte, si la fuerza que actúa lateralmente o la que obliga a alinear las piedras es grande, las piedras pasan de estar dispuestas en forma de isla a formar polígonos.

Este tránsito también puede aparecer físicamente. Por un lado, el suelo debe ser menos compacto y por otro, las piedras deben ser grandes. Debido a que entre las grandes piedras quedan espacios abiertos de aire frío, las rocas que las forman se congelan rápidamente. Al no ser un suelo excesivamente compacto, el mecanismo de clasificación lateral es relativamente débil, lo que genera inestabilidad en la profundidad de las zonas rocosas. La congelación rápida, sin embargo, aumenta el movimiento lateral, aprieta las zonas rocosas y obliga a estirarlas. Por ello, en lugar de aparecer las islas, se crean polígonos.

Polígonos, formaciones más complejas

La dinámica más compleja es la que genera polígonos. Se deben precisamente a la interacción de los dos mecanismos principales. Gracias al modelo de ordenador, han demostrado por qué y cómo se explica una de las características de estas redes que se forman uniendo polígonos. De hecho, en las zonas de encuentro de polígonos aparecen puntos de corte de tres lados y un mismo ángulo, tanto en el ordenador como en la naturaleza.

Según los geólogos, cuando las piedras se ordenan formando el ángulo de corte más pequeño, en la parte del suelo delimitada por estas piedras es más débil el movimiento que las empuja a apretar. Por ello, las piedras tienden a organizar el ángulo de corte más pequeño como se genera. Los cortes de cuatro o cinco lados son inestables y pasan a formar los de tres lados. Similar tendencia se observa en las pompas de jabón y espumas de fluidos magnéticos.

En definitiva, los geólogos han comprobado que los fenómenos que ocurren en la naturaleza coinciden con los que aparecen en el ordenador. Por lo tanto, desde el punto de vista de las formaciones de piedra, se considera que se pueden adivinar pistas sobre la importancia que ha tenido cada agente en su formación, así como sobre las características del suelo. Por ello, además de servir para dar una explicación completa, este modelo puede servir para conocer las propiedades del suelo.

Influencia geológica del frío en nuestras latitudes Lo presentado en el artículo es una explicación de un trabajo de investigación realizado en latitudes altas, pero estos resultados pueden extenderse también a otras latitudes si las condiciones son adecuadas. De hecho, el clima frío, el suelo húmedo que se congela y descongela cíclicamente, y los guijarros son los únicos elementos necesarios para generar las citadas formaciones geométricas. Por ello, en algunas zonas aisladas de los Pirineos, Sierra Nevada y de los montes de la Península Ibérica se pueden ver también algunas de estas formaciones. Sin embargo, no son especialmente espectaculares, ya que el hielo, tanto en los Pirineos como en el resto de los montes de Euskal Herria, tiene su mayor influencia en la erosión de las zonas rocosas. En consecuencia, en las zonas de acumulación de nieve y hielo se han formado las morrenas, mientras que en el resto de las zonas se concentran las grandes gravas que se acumulan en los pies de los acantilados. Los polígonos, anillos y otros en regiones de alta altitud, como las de Gavarnie y el Monte Perdido, se pueden ver en Aneto y en el Pirineo, generalmente poco desarrollados. Otra cosa es la cuestión de las glaciaciones cuaternarias, ya que son entonces las formaciones geomorfológicas que se observan en nuestros montes. Los más espectaculares son los paleomorríes, ya que la mayoría de los demás han sido ocultados por suelos posteriormente acumulados o, en la mayoría de los casos, fueron erosionados hace tiempo. Todavía se pueden ver los paleomorrenos en los Pirineos, la zona de Aralar, Anboto, etc. Nuestras latitudes son testigos silenciosos de las latitudes altas actuales.

Sin piedras

Allí donde no hay piedras también se forman polígonos y otras formaciones geológicas. Por ejemplo, en los suelos de arcilla se crean buenos polígonos, más grandes que los de piedras. Sin embargo, hay una diferencia: el centro no está siempre levantado, sino hacia dentro, por lo que puede aparecer agua.

En todos ellos, a una profundidad de 30 a 50 cm de la superficie, se encuentra el permafrost, suelo helado.

Polígonos de tundra en la isla de Ellesmere, en el Archipiélago Ártico canadiense. Aunque apenas se ven, en él hay bueyes con mejillones. Los polígonos tienen un diámetro de 4-6 metros. (Foto: C. Nuñez Betelu).Son similares a las anteriores pero dentro del polígono existen pequeños polígonos poco desarrollados. (Foto: C. Nuñez Betelu).Estas formaciones se encuentran en May Pont, en la isla de Axel Heiberg, en el Archipiélago Ártico canadiense. Los polígonos tienen sus límites bajados, por lo que el polígono aparece más arriba. (Foto: C. Nuñez Betelu).Cuando hay pendiente, en el suelo arcilloso se forman bolas de 30 a 50 cm de diámetro, ya que el suelo se desliza por encima del permafrost. Estas bolas son de la isla de Ellesmere. (Foto: C. Nuñez Betelu).