«El viento fluye sobre la duna y como resultado crea desequilibrios en la presión local, lo que literalmente obliga al aire a entrar en la arena y a salir de ella. Así, la arena respira, como lo hace un organismo», explica Michel Louge, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Cornell, en Estados Unidos.
Esa especie de respiración es lo que permite a los microbios existir en las profundidades de las dunas hiperáridas, a pesar de las altas temperaturas. Durante gran parte de la última década, el profesor Louge ha colaborado con Anthony Hay, profesor asociado de microbiología en Cornell, para estudiar cómo los microbios pueden ayudar a estabilizar las dunas y evitar que lleguen a las carreteras e invadan infraestructuras.
Louge y su equipo también determinaron que las superficies del desierto intercambian menos humedad con la atmósfera de lo esperado, y que la evaporación del agua de los granos de arena individuales se comporta como una lenta reacción química.
El estudio que se ha publicado recientemente en la revista Journal of Geophysical Research-Earth Surface es fruto de un trabajo que ha durado décadas. Todo empieza cuando Michael Louge se plantea comprender mejor el proceso por el que las tierras agrícolas se convierten en desiertos, un interés que se ha vuelto más urgente con el aumento del cambio climático global. Para entender el proceso, Louge tenía que ser capaz de medir el contenido de humedad de las dunas de arena.
Con la idea de medir la materia obteniendo una mayor sensibilidad, el profesor desarrolló un nuevo instrumento llamado sondas de capacitancia, que utilizan múltiples sensores para registrar todo, desde la concentración de sólidos hasta la velocidad y el contenido de agua, todo ello con una resolución espacial sin precedentes. La sonda acabó revelando lo porosa que es la arena, por la que se filtra una pequeña cantidad de aire. Otras investigaciones anteriores habían insinuado que este tipo de filtración se producía en las dunas, pero no se había podido demostrar tal cosa. Hasta ahora.
Según Louge, el viento que sopla por la duna genera unos desequilibrios en la presión local que hace que el aire entre en la arena y luego salga, produciéndose una especie de respiración.
El grueso de los datos usados en la investigación se recopiló en 2011, pero a Louge y sus colaboradores aún les llevó otra década dar sentido a algunos de los hallazgos, como la identificación de perturbaciones a nivel de la superficie que obligan a que las ondas evanescentes, o no lineales, de humedad se propaguen hacia abajo muy rápidamente a través de las dunas.
Los investigadores prevén que su sonda tendrá varias aplicaciones, desde el estudio de la forma en que los suelos absorben o drenan el agua en la agricultura, hasta la calibración de las observaciones por satélite sobre los desiertos, pasando por la exploración de entornos extraterrestres que puedan contener trazas de agua. No sería la primera vez que la investigación de Louge llega al espacio.
Pero quizá la aplicación más inmediata sea la detección de la contaminación por humedad en productos farmacéuticos. Desde 2018, Louge ha estado colaborando con una empresa farmacéutica para utilizar las sondas en la fabricación continua, que se considera un sistema más rápido, más eficiente y menos costoso que la fabricación por lotes.
La investigación contó con el apoyo de la Fundación Qatar.
Referencia:
Louge et. al. 2022. Water vapor transport across an arid sand surface – non-linear thermal coupling, wind-driven pore advection, subsurface waves, and exchange with the atmospheric boundary layer. Journal of Geophysical Research-Earth Surface. DOI: 10.1029/2021JF006490
