Logran ‘traducir’ patrones en las dunas para cualquier planeta o luna

Usando imágenes satelitales de la Tierra y Marte, investigadores de Stanford han encontrado una forma de interpretar el significado de los patrones que muestran los campos de dunas.

Sus resultados, publicados en Geology, pueden usarse 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 otros planetas, todo lo que tienes son imágenes tomadas a cientos o miles de kilómetros de distancia de la superficie. Puedes ver dunas, pero eso es todo. No tienes acceso a la superficie», dijo en un comunicado el autor principal del estudio, Mathieu Lapôtre, profesor asistente de ciencias planetarias y de la Tierra en la Escuela de Sostenibilidad Stanford. «Estos hallazgos ofrecen una nueva herramienta realmente emocionante para descifrar la historia ambiental de estos otros planetas de los que no tenemos datos».

Los científicos analizaron imágenes satelitales de 46 campos de dunas en la Tierra y Marte y estudiaron cómo las dunas interactúan o intercambian arena. Físicamente, las interacciones de las 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 libre de defectos, lo que refleja un estado de equilibrio con las condiciones locales.

Por lo tanto, los investigadores plantearon la hipótesis de que un gran número de interacciones, a su vez, debe indicar cambios recientes o locales en esas condiciones límite. 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, afectaban las interacciones de las dunas en los campos de dunas.

En una parte del desierto Tengger de China, los investigadores aplanaron una vez un campo de dunas para tener una línea de base para comprender su posterior reforma. 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 esperaba de nuestra hipótesis», dijo Lapôtre.

A continuación, investigaron la migración de las dunas a través de un valle en el desierto de Namib para ver cómo los cambios en las condiciones del viento, provocados por la topografía, afectaban los patrones de las 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 vuelve a ensancharse, las dunas interactúan más entre sí.

«A medida que la arena y los vientos se canalizan hacia el valle, las dunas sienten un cambio en sus condiciones de contorno y su patrón debe ajustarse», dijo el autor principal del estudio, Colin Marvin, estudiante de doctorado en ciencias planetarias y de la Tierra. «Se mudan a la porción fuera del valle y nuevamente se reajustan a sus condiciones no confinadas, y vemos una caída en la cantidad 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, tienen el mismo tamaño y, por eso, interactúan muy poco entre sí. Pero más a favor del viento, los vientos se vuelven más variables y las heladas localmente dificultan que los granos se lleven el viento. Allí, las dunas reaccionan a ese cambio hasta que han migrado lo suficiente hacia estas nuevas condiciones para que su patrón haya madurado una vez más, disminuyendo el número de interacciones de dunas.

«Tenemos un límite superior en el tiempo que le toma a una duna determinada adaptarse a los cambios en las condiciones ambientales, y ese es el tiempo que le toma a una duna migrar 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 más información que imágenes tomadas desde la órbita o el radar, por ejemplo».

Comprender el clima reciente de Marte mediante el análisis de los patrones de dunas actuales 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 Lapôtre. 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 lejano 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 Dragonfly a mediados de la década de 2030.

«La topografía puede informarte sobre muchas cosas diferentes; por ejemplo, la historia geológica del planeta: ¿Titán tiene tectónica? ¿Cómo funciona el interior de Titán y cómo se acopla con la superficie? ¿Hay una erosión significativa? dijo Lapotre. «Las interpretaciones de los patrones de las dunas podrían desencadenar una especie de reacción en cadena, en la que proporciona una nueva restricción, y será 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 serán diferentes. En comparación con un rover que aterriza en un punto de un planeta para recopilar información, los datos satelitales de campos de dunas completos pueden aumentar en gran medida la comprensión de los científicos sobre 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 tiene que crear esos modelos es un punto de datos, o solo un planeta», dijo Lapôtre. «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». (Europa Press)