La textura lechosa y suave del vidrio de la playa evoca una historia de transporte turbulento, los bordes ásperos se desgastan para producir curvas. Las mismas características suaves se pueden ver en las rocas de los ríos y las arenas de las dunas.
Combinando modelos matemáticos con experimentos de laboratorio y mediciones de campo de un río, un océano y un campo de dunas, un equipo dirigido por el geofísico de la Universidad de Pennsylvania Douglas J. Jerolmack descubrió que los mismos procesos generales guían el redondeo de esos diversos tipos de partículasReportaron sus hallazgos en la revista Avances científicos .
"Mostramos que la arena arrastrada por el viento, los guijarros de los ríos y los guijarros trabajados por las olas en todos lados de la misma manera al chocar", dice Jerolmack. "Y, lo que es más importante, mostramos cómo la naturaleza selecciona las condiciones que conducen a estocomportamiento universal "
Los modelos matemáticos que explican la universalidad de esta evolución se han creado en las últimas décadas, en un esfuerzo por demostrar la conjetura de Poincaré, un gran avance en matemáticas puras. Resulta que las mismas ecuaciones tienen una segunda interpretación, no menos interesantecomo modelos para la evolución natural de la forma.
Desarrollar esta generalidad sobre cómo las partículas redondas pueden ayudar a los científicos a reconstruir la historia de otras partículas, una estrategia que Jerolmack y sus colegas utilizaron para reconstruir el historial de transporte de guijarros en Marte en un artículo de Nature Communications de 2015 que afirmó la probabilidad de que haya agua líquida en eseplaneta.
El trabajo también puede permitir a los investigadores rastrear los fragmentos de sedimento que se desprenden de partículas más grandes. Pequeños pero poderosos, estos granos construyen humedales, llanuras de inundación y playas, afectando todo, desde la resistencia a los huracanes hasta la productividad agrícola.
El equipo de investigación, que incluía a Gábor Domokos, un matemático de la Universidad de Tecnología y Economía de Budapest, y Tímea Novák-Szabó, una investigadora postdoctoral que pasó un tiempo en los laboratorios de Jerolmack y Domokos, había reflexionado previamente sobre cómo las rocas de los ríos se redondearonEn estudios anteriores, mostraron que estas partículas primero se suavizan cuando rebotan en el lecho de un río, sus esquinas afiladas se desprenden y luego se vuelven más pequeñas a medida que continúan colisionando con otras partículas.
En el nuevo trabajo, muestran cómo la geometría simple predice una evolución de forma común para la mayoría de los sedimentos, ya sean granos de arena arrastrados por el viento, bloques de piedra caliza que colisionan en un tambor giratorio en un laboratorio o guijarros golpeados por las olas del océano.
Utilizando conjuntos de datos de las dunas White Sands de Nuevo México, un lecho de un río puertorriqueño, una playa italiana y el laboratorio de Domokos, los investigadores mostraron que su premisa era cierta: las colisiones con otras partículas hicieron que todas estas partículas se redondearan de manera idéntica.
Las similitudes surgen debido a las restricciones que comparten las partículas que viajan a lo largo de un lecho, ya sea un río, una duna o un océano. Estas partículas, según los investigadores, tienden a originarse como formas alargadas, chocan con partículas de tamaño similar, y hacerlo con un nivel de fuerza que favorezca el desprendimiento de pequeños fragmentos de sedimento, en contraposición a fuerzas más grandes que podrían hacer que una partícula se fragmente en pedazos grandes, o fuerzas débiles que desgastarían una superficie como papel de lija.
Con esta regla general ahora en mano, los investigadores tienen las herramientas matemáticas que necesitan para reconstruir el historial de transporte de cualquier partícula de sedimento en función de su forma, mejorando su capacidad de predecir la evolución del paisaje a lo largo del tiempo.
El trabajo fue apoyado por una beca Korányi, la OTKA húngara Grant 119245 y el Observatorio de la Zona Crítica de la Fundación Nacional de Ciencias Luquillo Grant EAR-1331841.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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