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» » Resolviendo el misterio de la formación de los ríos

Referencia: News.Science.org .
Por Emily Underwood , el 5 de diciembre 2012

Si miras hacia fuera, después de una fuerte lluvia, te puedes encontrar una réplica en miniatura del Gran Cañón en tu patio trasero, con su compleja red de afluentes. Las condiciones precisas que causan que los ríos de todos los tamaños formen sus ramificaciones ha sido durante mucho tiempo un misterio.

Ahora, un nuevo estudio señala que dos fuerzas físicas opuestas trabajan al unísono para producir los patrones intrincados. Este descubrimiento podría ayudar a los científicos a entender mejor los ríos en todas sus escalas, incluso en otros mundos, por ejemplo, los ríos de metano entre los hielos de Titán, una de las lunas de Saturno.

Cuando la lluvia golpea una superficie inclinada, como la ladera de una montaña o una colina, tiende a fluir hacia las depresiones existentes. El flujo de agua erosiona la roca o el suelo, ampliando y profundizando las depresiones. La llamada incisión es un proceso competitivo e incluso algo caníbal. Conforme los surcos individuales crecen desde la incisión, van capturando a sus vecinos más pequeños, formando afluentes. Uno esperaría que dicha incisión se propagara de forma indefinida, caso de no controlarse, pero un proceso llamado fluencia lenta sobre el suelo de tierra, va llenando las grietas con una lenta pero constante deriva (arrastre) del suelo.

Los científicos saben, desde hace más de 100 años, que estos procesos forman los ríos, pero no habían logrado cuantificar su importancia relativa, o averiguar cómo funcionaban en conjunto, para crear las cuencas hidrográficas tan finamente ramificadas de algunos paisajes, pero de otros no, subraya Taylor Perron, un geomorfólogo del Instituto de Tecnología de Massachusetts, en Cambridge, y autor principal de este nuevo estudio. "Hemos visto la forma, pero no entendíamos el mecanismo que conduce al desarrollo de esta forma de ramificación."

Perron y sus colegas imaginaban que una cierta proporción entre la tasa de incisión y el arrastre del suelo actúan como un "punto de inflexión" en la creación de las ramas del río. Por debajo de ese valor desconocido, se espera que se formen sin necesidad de tributaciones de lo demás, y que por encima de ese valor, los ríos comenzarían a capturar pequeños ríos y a formar una red de afluentes. Para probar su hipótesis, compararon el Salinas Valley de California, con la Allegheny Plateau del suroeste de Pennsylvania. Aunque cada región de 25 km2 contiene miles de cuencas fluviales, los ríos de California están cuatro veces más finamente ramificados que los de Pennsylvania. Ninguna región está tan fuertemente influenciada por las fallas y pliegues de una frontera tectónica, dice Perron, permitiendo que el equipo pueda comparar la incisión y el arrastre del suelo sin demasiadas interferencias de otras variables.

Después de una cartografía de las redes fluviales de cada región, el equipo creó un modelo matemático que incluía ecuaciones de arrastre del suelo y de la incisión de los canales de los ríos rodeados por las elevadas sierras. Se manipuló el modelo, para ver si se podía reproducir los mismos patrones de ramificación, y pronto se identificó una relación específica entre las fuerzas de arrastre del suelo y de incisión, que actuaban como punto de inflexión o de cambio. Más allá del punto de inflexión, en el valor adimensional entre 250 y 300, la incisión anula la fluencia del suelo, indica Perron. Observar los ríos modelados que van más allá de ese punto de inflexión, en un tiempo geológico acelerado, es como ver los pétalos de una flor que se abren, dice: "Puedes ver a esos valles que florecen a medida que canibalizan a sus vecinos". Por debajo de ese valor crítico, un río se contraerá de nuevo al tamaño de sus vecinos y, finalmente, perderá sus afluentes.

Este nuevo principio matemático, informado en la revista Nature, permitirá a los científicos a evaluar mejor las fuerzas que subyacen al funcionamiento en un sistema fluvial, incluso sin poder tomar medidas sobre el terreno, señala Perron. Las intrincadas redes de afluentes de Salinas Valley, California, por ejemplo, indican que la incisión está ganando a la fluencia del suelo, un signo de ablandamiento de la roca y de más altos niveles de escorrentía de la región, en comparación con las más antiguas y duras rocas de Pensilvania, y de mayor infiltración de agua en el suelo. Este tipo de análisis se podría aplicar a los ríos más distantes, dice, “incluso a los ríos de metano en Titán, la luna de Saturno. Además de plantear cuestiones interesantes, por ejemplo, en un paisaje de hielo, ¿Cuál es el análogo a la fluencia del suelo?"

Muchos aspectos de los paisajes reales, como las variaciones estacionales de las precipitaciones, las fracturas de rocas, y las diferencias del tipo y fuerza de la roca se han dejado intencionadamente fuera del modelo, apunta Perron. Esta simplicidad significa a la vez una fortaleza y una limitación para el estudio, comenta Joel Johnson, geomorfólogo de la Universidad de Texas, Austin. Él sugiere que los nuevos hallazgos, que él describe como "elegantes", podrían proporcionar una base para comparar los paisajes más complejos. "En futuros trabajos se debería buscar en las desviaciones de esos paisajes idealizados explorados aquí."


- Imagen: Infinita división. La bifurcación de las redes fluviales en la meseta de Allegheny, Pennsylvania, y en Virginia Occidental. Crédito: Taylor Perron/MIT.
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