Gli affascinanti motivi a nido d’ape che si trovano nei deserti di sale come Badwater Basin nella Death Valley in California e nel Salar de Uyuni in Bolivia, hanno lasciato perplessi i turisti e ispirato i cineasti di fantascienza per decenni. Anche gli scienziati hanno fatto fatica a chiarire il meccanismo dietro le forme iconiche.
Ora, un team di fisici pensa di aver finalmente risolto questo enigma naturale.
I deserti di sale
I deserti di sale sono tra i luoghi più estremi e inospitali del pianeta e le loro bizzarre e ultraterrene strutture a forma di poligono attirano ogni anno centinaia di migliaia di turisti.
Ora un team che coinvolge ricercatori della Nottingham Trent University e della TU Graz in Austria, è stato in grado di spiegare l’origine di questi modelli e la loro forma e dimensione iconiche.
In precedenza, si sospettava che la crosta di sale del deserto si seccasse e si formassero delle crepe, attorno alle quali crescevano gli insoliti i motivi. Un’altra ipotesi suggeriva che la crosta di sale crescesse continuamente e si piegasse per mancanza di spazio, formando dei motivi.
Nessuna di queste spiegazioni, tuttavia, tiene conto delle dimensioni costanti – sempre da uno a due metri – e della forma a nido d’ape.
Una spiegazione più plausibile è stata ora fornita dai ricercatori, che descrivono come la convezione dell’acqua salina nel sottosuolo sia responsabile della formazione a nido d’ape dei modelli di sale.
Anche la dimensione costante delle caratteristiche e la velocità con cui crescono i modelli possono essere attribuite a ciò.
Per andare a fondo di questo mistero della natura, il team ha unito i campi di ricerca della dinamica dei fluidi dalla fisica e della geomorfologia dalle geoscienze e ha studiato il fenomeno da diverse direzioni.
Hanno osservato, in esperimenti di laboratorio, come l’acqua salina si muove nei terreni sabbiosi e analizzato in simulazioni numeriche la scala di lunghezza dei modelli in condizioni diverse. In due studi sul campo in California hanno osservato i modelli in natura e raccolto campioni per dimostrare che le correnti nel sottosuolo rispecchiano i modelli visibili in superficie.
Le prove raccolte dai ricercatori in esperimenti, simulazioni e studi sul campo indicano tutto un quadro coerente.
Il meccanismo di guida per la formazione del modello è la convezione o circolazione di acqua salata nel terreno sotto la crosta di sale. I deserti di sale in cui si verificano questi modelli non sono affatto aridi e l’acqua sotterranea altamente salata spesso arriva fino a trovarsi direttamente sotto la crosta di sale.
Quando successivamente questa salamoia evapora sotto il caldo sole estivo, il sale rimane. Ciò rende le acque sotterranee, direttamente sotto la superficie, più salate e quindi più pesanti dell’acqua dolce che rimane nel sottosuolo. Se questa differenza di salinità è sufficientemente elevata, l’acqua più salata vicino alla superficie inizia a scendere verso il basso, mentre l’acqua più dolce sale dal basso verso l’alto.
Simile all’acqua calda e fredda che circola per convezione nei radiatori, nel sottosuolo si formano rotoli di convezione di acqua salata e meno salata.
Un singolo rullo di convezione avrebbe una forma circolare, che massimizza il volume racchiuso dal rullo, riducendone al minimo la circonferenza. Tuttavia, quando molti rulli di convezione si sviluppano uno accanto all’altro nel terreno, vengono “schiacciati” insieme e producono motivi esagonali a nido d’ape, i cui, lungo bordi, si deposita acqua molto salata.
In luoghi con un contenuto di sale particolarmente elevato la cristallizzazione è ancora più abbondante in superficie. Nel tempo, la crosta risultante forma le gobbe e i bordi rialzati che creano il motivo del sale a nido d’ape.
“La natura ci presenta un puzzle ovvio e affascinante che stimola la nostra curiosità e quindi ci spinge a risolverlo, anche senza alcuna diretta ulteriore possibilità di applicazione in mente.
Oltre a soddisfare la curiosità, la comprensione della topografia dei deserti di sale aiuta a prevedere quanta polvere ricca di minerali verrà rimossa dalle superfici dei deserti di sale e vorticata nell’atmosfera. Questa polvere a sua volta svolge un ruolo importante nella formazione delle nuvole e nel trasporto di minerali negli oceani”, ha dichiarato la prima autrice dello studio la dott.ssa Jana Lasser della TU Graz.
“Nei deserti di sale la prima cosa che vedi è un mosaico infinito di esagoni e altre forme ordinate. Circa 50 milioni di turisti hanno visitato questi modelli solo nella Death Valley, e il fantastico paesaggio richiede una spiegazione”.
“Quello che abbiamo dimostrato è che esiste una spiegazione semplice e plausibile, ma nascosta sotto terra. I motivi superficiali riflettono il lento ribaltamento dell’acqua salata all’interno del terreno, un fenomeno un po’ simile alle celle di convezione che si formano in un sottile strato di acqua bollente”.
“Il vento che soffia sui deserti di sale è una delle principali fonti di polvere atmosferica, e i nostri risultati ci aiuteranno a comprendere i processi simili a questo negli ambienti desertici”, ha concluso il dottor Lucas Goehring, professore associato di fisica presso la School of Science and Technology della Nottingham Trent University.
Lo studio ha coinvolto anche il Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation di Göttingen, l’Università di Southampton, l’Università di Leeds, l’Università di Göttingen e l’Università di Oxford.
Fonte: Physical Review X
