Resuelto el misterio de las piedras zen que parecen levitar

La fot¨®grafa rusa Olga Zima gan¨® en 2016 un concurso fotogr¨¢fico con una imagen que enseguida se hizo viral. En ella, una piedra parec¨ªa estar suspendida en el aire, solo mantenida por un fino pedestal de hielo en un equilibrio extremadamente fr¨¢gil. La fotograf¨ªa fue tomada en el lago Baikal, en el coraz¨®n de Siberia, donde aparecen cada invierno. Bautizadas como piedras zen por recordar a la pr¨¢ctica japonesa, investigadores franceses han replicado ahora en el laboratorio el proceso por el que parecen levitar. Y no es porque se derrita el hielo que las rodea.

La naturaleza ofrece interacciones entre materia y condiciones ambientales que, a ojos humanos, parecen tan caprichosas como imposibles. Es el caso de las chimeneas de hadas, como las de la Capadocia turca. Estas columnas de rocas que parecen que se van a caer en cualquier momento se forman por la presencia de una roca m¨¢s dura sobre una base m¨¢s blanda que el agua o la acci¨®n del viento va erosionando. Otro ejemplo son las mesas glaciares, en las que una gran roca se apoya en una porci¨®n m¨ªnima de hielo. Aqu¨ª, el elemento clave en esta morfog¨¦nesis tan particular es que la radiaci¨®n solar derrite la parte helada m¨¢s expuesta al Sol, dejando congelada la que sirve de pedestal a la piedra. Hay un tercer fen¨®meno, observado en la cordillera andina o el Himalaya, que forma los penitentes, unas formaciones heladas c¨®nicas que recuerdan a los capuchinos o nazarenos de las procesiones cat¨®licas, (ver imagen m¨¢s abajo). Aqu¨ª, el agente de cambio es la sublimaci¨®n, el paso del hielo circundante de estado s¨®lido a gaseoso.

?Qu¨¦ mecanismo crea las piedras zen del lago Baikal? Tras la fotograf¨ªa de Olga Zima, se crearon dos bandos entre cient¨ªficos y aficionados. Para unos, la piedra que empez¨® sobre una superficie helada plana acaba descansando en un pedestal debido a que el hielo se derrite de forma diferente seg¨²n est¨¦ m¨¢s o menos protegido por la sombra de la piedra. Es el proceso observado y estudiado en las mesas glaciares. Para otros, la erosi¨®n provocada por la nieve de las ventiscas ser¨ªa la causante de la ablaci¨®n que sufre el hielo, como sucede con las rocas de distinta dureza. Pero en el Baikal es muy raro que nieve, es una zona muy fr¨ªa, pero tambi¨¦n extremadamente seca. As¨ª que no hay agente erosivo.

Para zanjar la cuesti¨®n, un grupo de investigadores del Centro Nacional para la Investigaci¨®n Cient¨ªfica de Francia (CNRS, hom¨®logo del CSIC espa?ol) y la Universidad Claude Bernard de Lyon han comprobado que las piedras zen se forman como los penitentes, por sublimaci¨®n y no por erosi¨®n o deshielo. El proceso lo detalla Nicolas Taberlet, investigador de la universidad francesa y coautor del estudio: ¡°La sublimaci¨®n es una transici¨®n directa de s¨®lido [aqu¨ª hielo] a gas [vapor de agua]. En condiciones normales de presi¨®n, solo ocurre por debajo de cero grados y si el aire est¨¢ lo suficientemente seco. A¨²n requiere energ¨ªa [del sol para las piedras zen] pero esta energ¨ªa act¨²a como calor latente y la temperatura del hielo permanece igual¡±.

Lo que hicieron fue usar discos met¨¢licos como si fueran piedras e introducirlos en c¨¢maras de liofilizaci¨®n, que deshidratan por congelaci¨®n. A las 40 horas de iniciar el proceso, observaron c¨®mo el hielo debajo del disco desaparec¨ªa quedando solo un fino pedestal que lo manten¨ªa en pie. Para determinar la causa, usaron discos de distintos metales (cobre y aluminio). Aunque la conductividad t¨¦rmica del primero dobla a la del segundo, el proceso de formaci¨®n y apariencia final de los distintos pedestales eran similares. As¨ª que la clave no est¨¢ en el calor que pueda transmitir la piedra transmite al hielo, sino a la energ¨ªa de la radiaci¨®n solar.

En el Baikal, en las semanas en las que se forman las piedras flotantes, la temperatura media es de -15?, as¨ª que la radiaci¨®n solar no provoca el deshielo, pero aun as¨ª existe una aportaci¨®n energ¨¦tica que, en su ambiente seco y de altas presiones, facilita la sublimaci¨®n del hielo. Lo que hace la piedra es actuar como una sombrilla que provoca un impacto desigual de este mecanismo, lo que da forma al pedestal. Todo el proceso dura de dos a cuatro semanas y, a pesar de que la fotograf¨ªa aparente congelarlo, sigue hasta que el sost¨¦n de la piedra tambi¨¦n sublima y esta cae. No volver¨¢ a elevarse hasta el invierno siguiente.

Taberlet reconoce que su investigaci¨®n no tiene una utilidad inmediata. ¡°Solo la satisfacci¨®n de haber comprendido un fen¨®meno nuevo¡±, dice. Pero tambi¨¦n acumula ciencia para entender otros fen¨®menos similares aunque de diferente escala, como el de los penitentes, que ya han sido observados en otros cuerpos celestes del sistema solar como Plut¨®n, Saturno, sat¨¦lites de J¨²piter y algunos cometas.

Puedes seguir a MATERIA en Facebook, Twitter e Instagram, o apuntarte aqu¨ª para recibir nuestra newsletter semanal.