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Dos físicos argentinos lograron explicar un misterio centenario

Desarrollaron un modelo que explica por qué la lava se agrieta al solidificarse
Nora Bär
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15 de abril de 2002  

En 1693, un científico británico llamado Richard Burkeley presentó un trabajo a la Royal Society sobre unas extrañas formaciones geológicas que habían sido descubiertas un año antes en el extremo nordeste de Irlanda.

La novedad causó cierta inquietud en la sociedad de la época: se discutió, por ejemplo, si la curiosa formación de columnas de basalto -que hoy se conoce como la Calzada del Gigantey atrae a miles de turistas al condado de Antrim- había sido creada por hombres, con pico y cincel, o por un gentil monstruo mitológico de veinte metros de altura llamado Finn McCool... que quería ir caminando a Escocia sin mojarse los pies.

Lo cierto es que estos 40.000 pilares, que forman una escalera natural desde el acantilado al mar, pueden dejar boquiabierto al más escéptico. Y no sólo por sus dimensiones, sino también porque la gran mayoría exhibe una notable uniformidad y un patrón hexagonal.

Es precisamente esta extraña regularidad geométrica lo que mantuvo perplejos a los científicos durante siglos. Ahora, dos físicos argentinos acaban de diseñar un modelo que permite explicarla: las fracturas -afirman Alberto Rojo, profesor de Física de la Universidad de Michigan, y Eduardo Jagla, físico del Conicet que trabaja en el Centro Atómico Bariloche- se produjeron por la contracción de lava de una erupción volcánica a medida que se enfriaba, comenzando por la parte superior y difundiéndose hacia abajo en capas finas.

La fuerza del azar

Al principio las grietas se van disponiendo al azar, pero luego se van ordenando en una configuración hexagonal hasta alcanzar un punto de mínima energía, afirman los científicos, cuyo trabajo acaba de publicarse en Physical Review E. y obtuvo amplia repercusión internacional.

Los físicos desembocaron en el problema de las formaciones geológicas casi por casualidad. "Mi tema de estudio es la mecánica cuántica de la materia condensada", dice Rojo desde su oficina de la Universidad de Michigan. "Yo trabajo en simulaciones numéricas de líquidos -cuenta Jagla desde la suya, en el Centro Atómico Bariloche-. Se podría decir que esto surgió prácticamente durante una charla de café."

Hace tres años Rojo comenzó a dar un curso en la universidad norteamericana sobre Física en la vida diaria. "La idea era que fuera algo así como una clase de ciencia para estudiantes de carreras no científicas y, por sobre todo, que no se usaran ecuaciones -cuenta-. Aunque parezca lo contrario, es un duro desafío, porque uno tiene que explicar cosas complejas prescindiendo de las herramientas que te da la matemática. Cuando no se puede echar mano de las ecuaciones es cuando hay que comprender los temas realmente en profundidad."

Así fue como un día, conversando con Jagla sobre cómo se podía explicar por qué cuando uno pone espuma de jabón entre dos planos o cuando las pompas de cerveza se encuentran forman planos, un proceso que involucra conceptos matemáticos complejos, este último le llevó un libro de las formaciones geológicas de Neuquén y comenzaron a interesarse por los patrones geométricos que adquiere la lava al enfriarse.

"Vimos que había algunos trabajos sobre el tema, pero que el mecanismo de formación de estas columnas hexagonales no estaba claro", recuerda Rojo.

Comenzaron con un modelo de las estructuras que podían apreciar visualmente y fue en ese momento que a Jagla se le ocurrió hacer una prueba con maicena.

Geología de entre casa

"Hicimos una masa de maicena y la dejamos -cuenta Rojo-. Y resulta que se fracturó de forma bastante aleatoria en la superficie, pero a los dos o tres días dimos vuelta el plato y encontramos el mismo patrón que se observa en la roca.

"Si un material se fractura con el mínimo de energía lo hará en forma hexagonal -explica-. Lo mismo ocurre cuando el fondo de un lago se seca, por ejemplo. Primero se hace un crack en la capa superior del barro, luego se fractura una segunda capa que se encuentra con la anterior. Cuando algo se fractura comienza por la superficie y a medida que va rotando se va acomodando en hexágonos porque reducen energía más efectivamente que si las grietas estuvieran orientadas al azar."

Rojo y Jagla siempre estuvieron interesados en los patrones naturales y la física que explica las superficies mínimas. Entrevistado por Henry Fountain, de The New York Times, Rojo dijo que, junto con Jagla, habían comenzado "tirando algunas ideas... Estamos acostumbrados a hacer simulaciones matemáticas, así que pensamos, ¿por qué no jugamos con este modelo?"

Y al hacerlo lograron explicar cómo un caótico río de lava hirviente podía solidificarse en formas caleidoscópicas, uno de los misterios que durante siglos había atraído a los científicos.

Por: Nora Bär
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