noviembre 29, 2021

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Piedras zen: resuelto el misterio de las piedras zen que parecen levitar | Ciencias

Piedras zen: resuelto el misterio de las piedras zen que parecen levitar |  Ciencias

La fotógrafa rusa Olga Zima ganó un concurso de fotografía en 2016 con una imagen que rápidamente se volvió viral. En él, una piedra parecía estar suspendida en el aire, sostenida solo por un delgado pedestal de hielo en un equilibrio extremadamente frágil. La fotografía fue tomada en el lago Baikal, en el corazón de Siberia, donde aparecen cada invierno. Bautizados como piedras zen para recordar la práctica japonesa, los investigadores franceses ahora han replicado en el laboratorio el proceso por el cual parecen levitar. Y no es porque el hielo que los rodea se esté derritiendo.

La naturaleza ofrece interacciones entre la materia y las condiciones ambientales que, a los ojos humanos, parecen tan caprichosas como imposibles. Este es el caso de las chimeneas de hadas, como las de la Capadocia turca. Estas columnas de rocas que parecen caer en cualquier momento están formadas por la presencia de una roca más dura sobre una base más blanda que el agua o por la acción erosiva del viento. Otro ejemplo es la mesa glaciar, en la que una gran roca descansa sobre una pequeña porción de hielo. Aquí, el elemento clave de esta morfogénesis particular es que la radiación solar derrite la parte congelada más expuesta al sol, dejando congelada la parte que sirve de pedestal para la piedra. Hay un tercer fenómeno, observado en la cordillera de los Andes o en el Himalaya, que forma los penitentes, formaciones cónicas heladas que recuerdan a los capuchinos o nazarenos de las procesiones católicas, (ver imagen abajo). Aquí, el agente de cambio es la sublimación, el paso del hielo circundante de un estado sólido a un estado gaseoso.

¿Qué mecanismo crea las piedras zen del lago Baikal? Tras la fotografía de Olga Zima, se crearon dos campamentos entre científicos y aficionados. Para algunos, la piedra que nace sobre una superficie plana congelada acaba descansando sobre un pedestal porque el hielo se derrite de forma diferente según esté más o menos protegido por la sombra de la piedra. Es el proceso observado y estudiado en las tablas glaciales. Para otros, la erosión provocada por la nieve de las ventiscas sería la causa de la ablación que sufre el hielo, como ocurre con rocas de diferente dureza. Pero en Baikal es muy raro que nieva, es una zona muy fría, pero también extremadamente seca. Entonces no hay ningún agente erosivo.

Los penitentes se forman por sublimación de hielo en una interacción compleja entre porciones congeladas de diferente densidad y pureza.  En la imagen, estas formaciones orientadas hacia el Sol en el Desierto de Atacama, en Chile.
Los penitentes se forman por sublimación de hielo en una interacción compleja entre porciones congeladas de diferente densidad y pureza. En la imagen, estas formaciones orientadas hacia el Sol en el Desierto de Atacama, en Chile.Babak Tafreshi / ESO / B. Tafreshi (twanight.org)

Para zanjar la duda, un grupo de investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia (CNRS, homólogo del CSIC español) y de la Universidad Claude Bernard de Lyon han comprobado que las piedras zen se forman como penitentes, por sublimación y no por erosión. o descongelar. El proceso lo detalla Nicolas Taberlet, investigador de la universidad francesa y coautor del estudio: “La sublimación es una transición directa desde lo sólido [aquí hielo] gas [vapor de agua]. En condiciones normales de presión, solo ocurre por debajo de cero grados y si el aire está lo suficientemente seco. Todavía requiere poder [del sol para las piedras zen] pero esta energía actúa como calor latente y la temperatura del hielo permanece igual ”.

Lo que hicieron fue usar discos de metal como si fueran piedras y ponerlos en cámaras de liofilización, que se deshidratan por congelación. A las 40 horas de iniciado el juicio, observaron cómo desaparecía el hielo debajo del disco, dejando solo un delgado pedestal que lo mantenía en pie. Para determinar la causa, utilizaron discos de diferentes metales (cobre y aluminio). Aunque la conductividad térmica del primero es el doble que la del segundo, el proceso de formación y el aspecto final de los diferentes pedestales fueron similares. Entonces, la clave no está en el calor que la piedra puede transmitir al hielo, sino en la energía de la radiación solar.

Los científicos utilizaron discos de metal para replicar la formación de una piedra Zen en una cámara de liofilización.
Los científicos utilizaron discos de metal para replicar la formación de una piedra Zen en una cámara de liofilización.Nicolas Taberlet / Nicolas Plihon

En Baikal, en las semanas en las que se forman las piedras flotantes, la temperatura media es de -15 °, por lo que la radiación solar no provoca el deshielo, pero aun así existe un aporte energético que, en sus secas y altas presiones ambientales, Facilita la sublimación del hielo. Lo que hace la piedra es actuar como paraguas lo que provoca un impacto irregular de este mecanismo, que da forma al pedestal. Todo el proceso dura de dos a cuatro semanas y, aunque la fotografía parece congelarlo, continúa hasta que el soporte de la piedra se sublima y cae. No volverá a levantarse hasta el invierno siguiente.

Taberlet reconoce que su investigación no es de utilidad inmediata. «Solo la satisfacción de comprender un nuevo fenómeno», dice. Pero también acumula ciencia para comprender otros fenómenos similares aunque de diferente escala, como el de los penitentes, que ya se han observado en otros cuerpos celestes del sistema solar como Plutón, Saturno, los satélites de Júpiter y algunos cometas.

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