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Padrões de favo de mel se formam em desertos de sal em todo o mundo, por exemplo, na Bacia de Badwater do Vale da Morte na Califórnia ou no Salar de Uyuni no Chile. Essas enigmáticas estruturas de sal atraem dezenas de milhares de visitantes todos os anos. Os padrões de aparência alienígena do Salar de Uyuni também podem ser reconhecidos em sets de filmagem, por exemplo, em “Guerra nas Estrelas: Os Últimos Jedi”, onde serviram de pano de fundo para o planeta deserto Crait.
Até agora, um mecanismo capaz de explicar a origem desses padrões e sua forma e tamanho icônicos era indescritível. Anteriormente, suspeitava-se que a crosta de sal do deserto seca e se formam rachaduras em torno das quais os padrões crescem. Outra hipótese explica a formação do padrão pelo fato de a crosta de sal crescer continuamente e se curvar por falta de espaço, formando assim os padrões. Nenhuma dessas explicações, no entanto, pode explicar o tamanho sempre consistente – um a dois metros – e a forma de favo de mel dos padrões. Uma explicação mais plausível foi fornecida por Jana Lasser, do Instituto de Sistemas Interativos e Ciência de Dados da Graz University of Technology (TU Graz), juntamente com pesquisadores da Alemanha e da Inglaterra. no diário Revisão Física X, eles descrevem como a convecção da água salina no subsolo é responsável pela formação de favos de mel dos padrões de sal. O tamanho constante dos favos de um a dois metros e a velocidade com que os padrões crescem também podem ser atribuídos a isso.
Impulsionado pela curiosidade
A primeira autora, Jana Lasser, da TU Graz, diz: “Este é um ótimo exemplo de pesquisa básica motivada pela curiosidade. A natureza nos apresenta um quebra-cabeça óbvio e fascinante que estimula nossa curiosidade e, portanto, nos leva a resolvê-lo – mesmo sem qualquer outra possibilidade direta de aplicação em mente.” Para chegar ao fundo desse mistério da natureza, Lasser e seus colaboradores combinaram os campos de pesquisa da dinâmica dos fluidos da física e da geomorfologia das geociências e investigaram o fenômeno de várias direções. Eles observaram em experimentos de laboratório como a água salina se move em solos arenosos, analisaram em simulações numéricas a escala de comprimento dos padrões sob diferentes condições e, em dois estudos de campo na Califórnia, observaram os padrões na natureza e coletaram amostras para mostrar que as correntes no subsolo estão relacionados com os padrões visíveis na superfície. Eles foram o primeiro grupo de pesquisa a registrar em vídeo como o padrão de sal cresce: https://youtu.be/66Dymcm18VU
Padrões de favo de mel hexagonais graças à convecção
As evidências reunidas pelos pesquisadores em experimentos, simulações e estudos de campo apontam para uma imagem consistente. O mecanismo de condução para a formação do padrão é a convecção ou circulação de água salgada no solo abaixo da crosta de sal. Os desertos de sal em que esses padrões ocorrem não são de forma alguma secos. Pelo contrário, as águas subterrâneas altamente salgadas muitas vezes atingem diretamente abaixo da crosta de sal. Quando essa salmoura evapora sob o sol quente do verão, o sal permanece. Isso torna a água subterrânea diretamente abaixo da superfície mais salgada e, portanto, mais pesada do que a água doce abaixo. Se essa diferença de salinidade for alta o suficiente, a água mais salgada perto da superfície começa a descer, enquanto a água mais doce sobe de baixo. Semelhante à água quente e fria que circula por convecção em radiadores, rolos de convecção de água salgada e menos salgada se formam no subsolo. Um único rolo de convecção teria uma forma circular, que maximiza o volume contido pelo rolo enquanto minimiza sua circunferência. No entanto, quando muitos rolos de convecção se desenvolvem um ao lado do outro no solo, eles são “espremidos” e produzem padrões hexagonais semelhantes a favos de mel, ao longo das bordas das quais a água muito salgada desce. Em locais com um teor de sal particularmente alto, o sal também cristaliza mais na superfície. Com o tempo, a crosta resultante forma as protuberâncias e bordas elevadas que criam o padrão de favo de mel.
Além de satisfazer a curiosidade, uma compreensão da topografia dos desertos de sal ajuda a prever quanta poeira rica em minerais será desalojada das superfícies dos desertos de sal e lançada na atmosfera. Essa poeira, por sua vez, desempenha um papel importante na formação de nuvens e no transporte de minerais para os oceanos.
Jana Lasser trabalhou neste tópico como parte de sua tese de doutorado no Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation em Göttingen. Ela foi supervisionada por Lucas Goehring, que agora está pesquisando na Nottingham Trent University. Desde 2021, Lasser pesquisa no Instituto de Sistemas Interativos e Ciência de Dados da TU Graz, onde uma parte substancial do trabalho de redação e as muitas revisões da publicação para Physical Review X (PRX) foram feitas. Além de Lasser e Goehring, Marcel Ernst do Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organisation em Göttingen, Jo Nield da University of Southampton, Cédric Beaume e Mathew Threadgold da University of Leeds, Volker Karius da University of Göttingen e Giles Wiggs, da Universidade de Oxford, também esteve envolvido na publicação da PRX.
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