El Modelado de las dunas en la Tierra y otros cuerpos planetarios
Fuente: Imágenes imágenes Google (Marte imagenes lado izquiero)
Se trata de otros científicos que, al parecer, “no tienen abuela”. Con ello no nos referimos a que el estudio sea deficiente. Parece aportar algún dato de interés con vistas a una mejor comprensión de la estructura y dinámica de los sistemas dunares. Los investigadores elaboraron un “modelito” (ahora llamados “herramientas”) usando ciertas variables y, como los resultados coinciden (…) con su hipótesis, echan las campanas al vuelo y ensalzan la gloria vendida de sus indagaciones al puro estilo de la Tecnociencia. Hasta hace una o dos décadas los científicos ni íbamos espetando tanta publicidad de nuestros trabajos, y de hecho no estaba muy bien visto (vanidosos-fanfarrones). Ahora la publicidad por delante, además de propuestas de aplicaciones y generalizaciones tan exageradas que incluso pueden llegar al lector a parecerles irrisorias. Pero vayamos al grano.
La tesis de los autores se encuentra bastante bien representada en las siguientes expresiones: “las interacciones de dunas se manifiestan como lugares donde las crestas de dos dunas se acercan mucho entre sí. A través de tales interacciones, las dunas evolucionan hacia un patrón que está libre de defectos, reflejando un estado de equilibrio con las condiciones locales. (….) planteamos la hipótesis de que un alto número de interacciones, a su vez, deben indicar cambios recientes o locales en esas condiciones de contorno. Para probar su hipótesis, utilizamos datos de la Tierra y Marte con vistas a verificar cómo los cambios conocidos en las condiciones ambientales, como la dirección del viento o la cantidad de arena disponible, afectaron las interacciones de las dunas en los campos de dunas”. Para todos aquellos que sepan un poco de geomorfología tan solo hacer hincapié en que lean los párrafos sobre los cambios detectados en los “valles”. Son tan obvios que no necesitan ni explicación.
Existe una literatura científica más que abundante sobre la estructura y dinámica de los campos de dunas, y como mucho este estudio aportaría un “granito de arena” adicional. Por otro lado, desde el ámbito de la física y las matemáticas, se han realizado aportaciones de mucho interés, como desde la perspectiva de la “Criticalidad autoorganizada” y sus “pilas de arena” que clavan la magnitud y frecuencia de esos desprendimientos a los que denominados avalanchas. De hecho, su hipótesis se cumple en otras estructuras y procesos, como las avalanchas de nieve, los deslizamientos, etc. Desde el punto de vista de la “física de fractales” puede leerse también el contenido de este enlace “se muestra que el famoso ‘modelo de pila de arena’ se mueve como una duna de arena en movimiento. Se trata de un simple ejemplos ya que “existen muchos artículos sobre las propiedades y dinámicas no lineales de los sistemas de dunas”. Si uno analiza las formas dunares elaboradas exclusivamente mediante elementales algoritmos de la geometría fractal observará también diversas formas dunares. Digamos adicionalmente que las dunas son extremadamente sensibles (léase condiciones de contorno) ante los procesos superficiales terrestres, por lo que a menudo se encuentran en constante transformación. Y la razón de todo ello podéis leerla en un tan vetusto como fascinante libro “Patrones y pautas de la naturaleza”. La razón simplemente de la universalidad de las formas estriba en que son justamente las más eficientes con vistas a desempeñar la funciones que les depara la naturaleza. En un post que edité hace diecisiete años: “Alfred Einstein hurgando en sus más terrenales meandros”. Un día mediando en el campo el genio se preguntó (hace aproximadamente un siglo): “¿Por qué ríos construyen meandros cuando lo aparentemente lógico sería que evacuaran el agua linealmente (con forme a la pendiente del terreno), es decir con cauces tan rectos como sea posible? El desarrolló sus cálculos matemáticos y los publicó. La conclusión volvía a ser la de Stevens en su libro. Eran energéticamente más eficientes que las formas rectas para llevar a cabo su función: evacuar el agua al mar (cerrando el ciclo hidrológico) con el menor gasto de energía. Si deseáis saber más sobre aquella historia aquí podréis encontrar material. Las dunas son también “sistemas complejos no lineales” y cumplen con sus leyes probabilísticas como todas las formas fractales, aunque sean los denominadas fractales blandos, lo cual es lógico cuando se desvían de sus estados estacionarios metaestables, que no de equilibrio, como alegan los autores. Lo dicho, un “pequeño granito de arena que no un gran hallazgo Y reitero muchos colegas, al perecer, “no tienen abuela”.
Os dejo pues con la noticia y el resumen de la publicación original.
Juan José Ibáñez
Continúa…
Los patrones de dunas revelan el cambio ambiental en la Tierra y otros planetas
por Staff Writers Stanford CA (SPX) 03 de agosto de 2023
Las dunas, los montículos de arena formados por el viento que varían desde ondas en la playa hasta gigantes imponentes en el desierto, son encarnaciones de los procesos superficiales, el cambio climático y la atmósfera circundante. Durante décadas, los científicos se han preguntado por qué forman diferentes patrones.
Ahora, los investigadores de Stanford han encontrado una manera de interpretar el significado de estos patrones. Sus resultados, publicados en Geology el 1 de agosto, se pueden utilizar como una nueva herramienta para comprender los cambios ambientales en cualquier cuerpo planetario que albergue dunas, incluidos Venus, la Tierra, Marte, Titán, Io y Plutón.
«Cuando miras a otros planetas, todo lo que tienes son imágenes tomadas desde cientos o miles de kilómetros de distancia de la superficie. Puedes ver dunas, pero eso es todo. No tienes acceso a la superficie», dijo el autor principal del estudio, Mathieu Lapotre, profesor asistente de ciencias de la Tierra y planetarias en la Escuela de Sostenibilidad Doerr de Stanford. «Estos hallazgos ofrecen una nueva herramienta realmente emocionante para descifrar la historia ambiental de estos otros planetas donde no tenemos datos«.
Los científicos analizaron imágenes satelitales de 46 campos de dunas en la Tierra y Marte y estudiaron cómo interactúan las dunas, o intercambian arena. Físicamente, las interacciones de dunas se manifiestan como lugares donde las crestas de dos dunas se acercan mucho entre sí. A través de tales interacciones, las dunas evolucionan hacia un patrón que está libre de defectos, reflejando un estado de equilibrio con las condiciones locales. Por lo tanto, los investigadores plantearon la hipótesis de que un alto número de interacciones, a su vez, debe indicar cambios recientes o locales en esas condiciones de contorno. Para probar su hipótesis, utilizaron datos de la Tierra y Marte para verificar cómo los cambios conocidos en las condiciones ambientales, como la dirección del viento o la cantidad de arena disponible, afectaron las interacciones de las dunas en los campos de dunas.
Encontrar un patrón
En una parte del desierto Tengger de China, los investigadores una vez aplanaron un campo de dunas para tener una línea de base para comprender su reforma posterior. Los autores del estudio analizaron imágenes satelitales del campo de dunas de 2016 a 2022 para ver cómo creció de un lecho plano a grandes dunas en equilibrio con su entorno.
«Cuando las dunas y sus patrones no estaban en equilibrio con sus condiciones actuales, la densidad de interacción era alta, y con el tiempo pudimos ver que disminuía constantemente, como se espera de nuestra hipótesis», dijo Lapotre.
A continuación, investigaron las dunas que migran a través de un valle en el desierto de Namib para ver cómo los cambios en las condiciones del viento, provocados por la topografía, afectaron los patrones de dunas. Descubrieron que las dunas fuera del valle mostraban pocos defectos en sus patrones, pero a medida que migraban a través del valle, que comienza muy ancho, luego se estrecha y luego se vuelve ancho nuevamente, las dunas interactuaron más entre sí.
«A medida que tanto la arena como los vientos se canalizan hacia el valle, las dunas sienten un cambio en sus condiciones límite, y su patrón debe ajustarse«, dijo el autor principal del estudio, Colin Marvin, estudiante de doctorado en ciencias de la Tierra y planetarias. «Se mueven a la porción fuera del valle y nuevamente se reajustan a sus condiciones no confinadas, y vemos una caída en el número de interacciones. Esta tendencia es exactamente lo que esperábamos ver».
También encontraron que ese patrón es cierto en Marte, donde se produce un gran campo de dunas alrededor del polo norte. Allí, las dunas migratorias se han asentado en sus condiciones actuales: están bien espaciadas, se ven iguales, son del mismo tamaño, y debido a eso, interactúan muy poco entre sí. Pero más a favor del viento, los vientos se vuelven más variables y las heladas locales dificultan que los granos sean arrastrados. Allí, las dunas reaccionan a ese cambio hasta que han migrado lo suficiente en estas nuevas condiciones para que su patrón haya madurado una vez más, disminuyendo el número de interacciones de dunas.
Prueba de la herramienta
«Tenemos un límite superior en el tiempo que tarda una duna determinada en adaptarse a los cambios en las condiciones ambientales, y ese es el tiempo que tarda una duna en migrar por una distancia de una longitud de duna«, dijo Marvin. «Podemos usar esto para diagnosticar cambios recientes en las condiciones ambientales en cuerpos planetarios donde no tenemos ninguna información más que imágenes tomadas desde órbita o radar, por ejemplo».
Comprender el clima reciente de Marte mediante el análisis de los patrones actuales de dunas podría ayudar a los científicos a identificar mejor, por ejemplo, las latitudes y la profundidad donde los futuros astronautas podrían encontrar hielo de agua en el subsuelo, agregó Lapotre. El estudio también informa a los expertos sobre la mecánica de las dunas en la Tierra, lo que puede ayudarlos a interpretar mejor el registro de rocas de la Tierra y, por lo tanto, el pasado distante de nuestro planeta. En la luna Titán de Saturno, este enfoque podría revelar información sobre la topografía alrededor del ecuador y los trópicos, que está cerca de donde aterrizará la Misión Libélula a mediados de la década de 2030.
«La topografía puede decirte muchas cosas diferentes; por ejemplo, la historia geológica del planeta: ¿Titán tiene tectónica? ¿Cómo funciona el interior de Titán y cómo se combina con la superficie? ¿Hay erosión significativa?» Dijo Lapotre. «Las interpretaciones de los patrones de dunas podrían desencadenar una especie de reacción en cadena, donde se proporciona una nueva restricción, y va a ser útil para un grupo de personas hacer un montón de descubrimientos en el futuro».
Debido a que otros planetas tienen varios tamaños, gravedades, temperaturas y composiciones, sus procesos geológicos diferirán. En comparación con un rover que aterriza en un punto de un planeta para recopilar información, los datos satelitales de campos de dunas enteros pueden aumentar en gran medida la comprensión de los científicos de estos cuerpos extraterrestres y cómo pueden informar nuestra comprensión de la Tierra.
«Si queremos entender lo que sucedió en el pasado, o si queremos predecir lo que sucederá en el futuro, es difícil hacerlo cuando todo lo que tienes que crear esos modelos es un punto de datos, o solo un planeta«, dijo Lapotre. «En última instancia, este tipo de información nos permite hacer interpretaciones mucho mejores del pasado de la Tierra y también predicciones del futuro de la Tierra».
Los coautores del estudio son de la Universidad de Monash, la Universidad de California, Los Ángeles y el Southwest Research Institute. La investigación fue apoyada por una subvención semilla del Centro Nacional para el Mapeo Láser Aerotransportado y parcialmente apoyada por la NASA.
Informe de investigación: Las interacciones de las dunas registran cambios en las condiciones
Las interacciones de dunas registran cambios en las condiciones de contorno
Dune interactions record changes in boundary conditions (en acceso Abierto)
Colin Marvin; Mathieu G.A. Lapôtre; Andrew Gunn; Día de Mackenzie; Alejandro Soto. Información del autor y del artículo: Geología (2023); https://doi.org/10.1130/G51264.1
Las dunas arrastradas por el viento son características comunes en nuestro sistema solar, formándose en superficies planetarias que abarcan amplios rangos de gravedad y propiedades atmosféricas y de sedimentos. Los patrones formados por sus crestas, que son fácilmente visibles a partir de imágenes orbitales, pueden registrar información sobre cambios recientes en las condiciones de contorno, como cambios en el régimen del viento o disponibilidad variable de sedimentos. Aquí, demostramos que la densidad de las interacciones de dunas (donde las crestas vecinas están cerca unas de otras) dentro de un campo de dunas es un indicador de tales cambios. Usando imágenes basadas en orbitadores de 46 campos de dunas en la Tierra y Marte, compilamos una base de datos de parámetros de patrones que incluyen el espaciado de las dunas, la orientación de la línea de cresta y la densidad de interacción. Combinado con flujos de sedimentos derivados de los datos de ERA5-Land y un modelo de circulación global marciana, también compilamos escalas de tiempo de rotación de dunas (el tiempo que tarda una duna en migrar una longitud de duna) para cada campo de dunas investigado. Primero, mostramos que los campos de dunas que experimentan cambios en las condiciones de contorno muestran índices de interacción adimensionales más altos de lo esperado. En segundo lugar, los campos de dunas con tiempos de rotación más largos muestran un rango más amplio en los índices de interacción tanto en la Tierra como en Marte porque es más probable que se observen mientras se ajustan a los cambios recientes en las condiciones de contorno. Por lo tanto, el índice de interacción de un campo de dunas ofrece una herramienta novedosa para detectar y posiblemente cuantificar el cambio ambiental reciente en las superficies planetarias.