Ecco perché i motivi geometrici nelle saline di tutto il mondo sembrano così simili

Le saline di tutto il mondo, come queste nel bacino di Badwater nella Death Valley, in California, formano poligoni di dimensioni simili.

Rudy Sulgan/The Image Bank/Getty Images Plus

Di Matthew R. Francis

5 aprile 2023 alle 7:00

Dalla Valle della Morte al Cile, all’Iran, poligoni di sale di dimensioni simili si formano nelle spiagge di tutto il mondo – e i flussi di fluidi sotterranei potrebbero essere la chiave per risolvere l’annoso enigma del perché.

Forme geometriche come pentagoni ed esagoni si formano spontaneamente in un'ampia gamma di contesti geologici. Fango secco, ghiaccio e roccia spesso si spezzano in poligoni, ma questi modelli tendono a variare notevolmente in termini di dimensioni.

Allora perché tutte le playa sono così persistentemente simili? La risposta si trova nel sottosuolo, propongono la fisica Jana Lasser e colleghi il 24 febbraio su Physical Review X. Con sofisticati modelli matematici, simulazioni al computer ed esperimenti eseguiti a Owens Lake in California, il team ha collegato ciò che ha visto in superficie con ciò che sta accadendo sotto.

"I flussi dei fluidi e la convezione sotterranea sono gli unici in grado di spiegare perché si formano questi modelli", afferma Lasser, dell'Università di Tecnologia di Graz in Austria.

Questo approccio tridimensionale è stato fondamentale per spiegare l’universalità dei poligoni salati.

Le saline si formano in luoghi dove le precipitazioni sono scarse e c'è molta evaporazione (SN: 12/5/07). L'acqua sotterranea che filtra in superficie evapora, lasciando una crosta di sali e altri minerali che erano stati disciolti nell'acqua. La cosa più sorprendente è che questo processo si traduce in basse creste di sale concentrato che dividono la playa in poligoni: per lo più esagoni con un'infarinatura di pentagoni e altre forme geometriche.

Il tipo di sale varia da una playa all'altra. Il sale da cucina, o cloruro di sodio, domina in alcune spiagge, ma altre hanno più sali solfiti. E lo spessore delle croste di sale varia da pochi millimetri a diversi metri. Questa variazione sembra essere il motivo per cui i precedenti tentativi di descrivere i modelli delle playas sono falliti.

Che le croste siano spesse un metro o un millimetro, le saline presentano poligoni larghi da 1 a 2 metri. I modelli precedenti basati su cracking, espansione e altri fenomeni che descrivono come il fango e la roccia si fratturano producono invece poligoni con dimensioni che variano a seconda dello spessore della crosta.

Quando l’acqua sotterranea evapora dalla superficie, concentra il sale nelle restanti acque sotterranee. Quell’acqua salata, ora più densa e pesante, affonda, spingendo verso l’alto altre acque meno dense. Lasser e colleghi hanno dimostrato che nel tempo la circolazione, nota come convezione, tende a spingere i pennacchi discendenti di acqua più salata in una rete di strati verticali. La superficie sopra questi strati accumula più sale, quindi lì crescono spesse creste di sale. Nel mezzo si formano croste di sale più sottili, dove emerge acqua meno salata, creando spontaneamente i caratteristici poligoni condivisi dalle spiagge di tutto il mondo.

Le equazioni utilizzate dai ricercatori descrivono la salinità relativa delle acque sotterranee, la pressione all'interno del fluido e la velocità con cui circola l'acqua. Le simulazioni al computer che hanno abbracciato l'intera complessità del problema 3-D sono iniziate senza crosta di sale o poligoni e hanno prodotto qualcosa che assomiglia molto alle vere playas.

"Questo modello fluidodinamico ha molto più senso di un modello che ignora ciò che accade sotto la superficie", afferma il fisico Julyan Cartwright del Consiglio nazionale delle ricerche spagnolo, che ha sede a Granada e non è stato coinvolto nella ricerca.

I test a Owens Lake hanno aiutato il team a verificare e perfezionare il modello. "La fisica è molto più che stare semplicemente seduti davanti a un computer", afferma Lasser, "e volevo fare qualcosa che implicasse esperimenti".

Il lago si prosciugò negli anni '20 quando l'acqua fu deviata a Los Angeles. I minerali depositati sulla restante distesa salina includono grandi concentrazioni naturali di arsenico, che viene spazzato via con la polvere sollevata dal vento, creando gravi rischi per la salute. Tra gli altri sforzi di bonifica, l'acqua salata è stata pompata sul fondo del lago per cercare di creare una crosta di sale più stabile (SN: 28/11/01). Questo intervento umano ha dato ai ricercatori l’opportunità di testare le loro idee in modo controllato.