Las llamadas protodunas se mueven y crecen rápidamente y pueden desaparecer tan rápido como emergen
Un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Southampton e institutos de investigación en Francia ha descubierto el misterio de cómo se forman las mini dunas de arena en las playas y los desiertos.
Si bien la formación de grandes dunas en el desierto se entiende bien, los científicos no han podido usar la misma teoría para explicar cómo surgen las dunas de menor escala (las que se pueden atravesar caminando durante unas vacaciones en la playa).
Los hallazgos no sólo revelan cómo se forman estas llamadas "protodunas" en la Tierra, sino que podrían contener pistas sobre cómo se forman en Marte y otros planetas.
"Se trata de formas de lechos de arena a pequeña escala que la gente vería formarse ante sus ojos en la playa antes de que el viento se detenga o las olas las arrastren", afirma el profesor Jo Nield, de la Universidad de Southampton, quien dirigió el estudio.
"La teoría de cómo se forman las grandes dunas onduladas que uno podría imaginar en el desierto del Sahara asume que hay cantidades casi ilimitadas de arena blanda y seca que el viento recoge y deposita. Pero esto no explica cómo se forman estas pequeñas dunas en superficies húmedas como una playa o en zonas de grava dura".
Las protodunas han sido difíciles de estudiar en detalle porque son pequeñas (hasta unos pocos centímetros de altura), se mueven y crecen rápidamente (de nada a seis centímetros en media hora) y pueden desaparecer tan rápido como emergen.
Imagen: Investigadores realizan investigación de campo en mini dunas en Namibia. Crédito: Universidad de Southampton
El equipo de investigación internacional, con miembros de Southampton, París, Oxford, Loughborough, Illinois y Denver, pudo registrar por primera vez cómo se forman estas pequeñas dunas utilizando un escaneo láser de alta resolución en el desierto de Namibia.
Descubrieron que la arena, al desplazarse sobre superficies más duras y consolidadas, rebota más alto y es transportada con mayor fuerza por el viento. Al caer sobre una superficie más blanda y ondulada, la arena se acumula.
El profesor Nield dijo: "En estas superficies, la arena no solo rueda por la tierra, sino que salta hasta un metro aproximadamente, y por eso hay una transición gradual en la que los granos sentirán el cambio de una superficie consolidada a una ondulada".
"Una vez que se forman los baches, estos influyen en los patrones de viento, añadiendo más arena y ayudando a que la duna crezca, como sucede en las dunas más grandes".
Esta nueva teoría, junto con los datos de alta resolución recogidos, ha sido desarrollada por coautores en París para crear un modelo informático de la dinámica en juego. Curiosamente, el modelo puede reproducir con precisión lo que los investigadores han observado en sus estudios de campo en condiciones áridas como Namibia, pero también en condiciones húmedas como Colorado y Norfolk.
Imagen: Equipo de escaneo láser terrestre en el desierto de Namibia. Crédito: Universidad de Southampton
El modelo también permite al equipo ajustar diferentes parámetros, como la cantidad de arena y viento, para comprender diferentes escenarios.
"El modelo puede replicar casi a la perfección lo que observamos en nuestros datos de campo. Curiosamente, observamos patrones similares en zonas áridas con grava y zonas costeras con humedad", dijo el profesor Philippe Claudin, coautor del artículo del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS).
"Usando el modelo, podemos ver que si hay vientos muy fuertes, las dunas se harán cada vez más grandes, mientras que si no hay mucha entrada de arena, la protoduna se erosionará y desaparecerá".
Estas protodunas no son exclusivas de la Tierra. El equipo de investigación estudia ahora cómo se forman las mini dunas en Marte.
"Estamos muy entusiasmados por ver cómo lo que hemos aprendido en la Tierra podría aplicarse a Marte y comprender las similitudes y diferencias entre las protodunas de ambos planetas", afirma el profesor Nield.
Los hallazgos se han publicado en la revista PNAS: Modeling the dynamics of aeolian meter-scale bedforms induced by bed heterogeneities
