Descubren una nueva fuerza fundamental en el agua

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Las partículas de plástico se unen y apelmazan solas en un fluido con capas de distintas densidades gracias a la difusión y la gravedad.

El agua es un líquido con muy extrañas propiedades. Es un muy potente disolvente y en estado sólido es menos densa que en estado líquido (alcanza su densidad máxima a 4ºC), lo que permite la vida subacuática a bajas temperaturas.

Tiene una elevada tensión superficial, lo que hace posible que una secuoya eleve la savia hasta sus hojas, o que un clip de acero o un insecto floten en su superficie.

Además, el agua tiene un elevado calor específico, lo que quiere decir que hace falta mucha energía para cambiar su temperatura.

Esto conlleva que actúe como un amortiguador para el clima o los seres vivos.

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Por todo esto, entre otras cosas, el agua es la base de la vida.

Ahora, un grupo de matemáticos de las universidades de Brown y Carolina del Norte en Chapel Hill (EEUU) ha descubierto, por accidente, una nueva propiedad del agua que también es relevante para los seres vivos.

Los investigadores han observado y explicado la existencia de una «fuerza» que lleva a partículas sólidas sumergidas en un fluido con distintas densidades a moverse y a apelmazarse.

«Es casi como si hubiéramos descubierto una nueva fuerza», ha dicho en un comunicado Roberto Camassa, codirector de la investigación.

Estudiar cómo la materia sedimenta y se agrega a causa de la gravedad, cuando está sumergida en un fluido, es importante para estudiar multitud de procesos, como puede ser la «nieve marina», el fenómeno por el cual la materia orgánica de la superficie del océano va cayendo hacia las profundidades.

Pero también puede servir para estudiar la distribución de los microplásticos o los movimientos del plancton, por ejemplo.

En esta ocasión, el estudio sugiere que la columna de agua, la sección vertical de una masa de agua, no se comporta exactamente como se pensaba.

Los investigadores han demostrado que las partículas suspendidas en un fluido con capas de diferentes densidades, ya sea a causa de la temperatura o por las diferencias de concentración de sal, exhiben dos comportamientos desconocidos hasta ahora.

En primer lugar, las partículas se autoensamblan; no es necesario que haya atracción magnética o electrostática, y los microorganismos no necesitarían sistemas de propulsión para vincularse.

En segundo lugar, se quedan apelmazadas, sin necesidad de que haya adhesivo o fuerzas atractivas adicionales: sencillamente, cuanto mayor sea el cúmulo de partículas, más fuerte será la unión.

En el vídeo puede apreciarse este fenómeno.

Los investigadores lanzan un número de micropartículas de plástico a un recipiente lleno de agua salada cubierta por una capa de agua dulce, menos salada.

La gravedad tira de las partículas y la flotabilidad las empuja hacia arriba.

Además de este equilibrio, la difusión, que «lucha» por igualar las concentraciones de sal, crea un flujo alrededor de las partículas, que hace que se muevan.

Al contrario de lo que se pudiera pensar, estos movimientos no son aleatorios: tal como se observa, llevan a estas partículas a unirse.

Y, cuanto mayores son los grupos formados, más fuertes son estas fuerzas de unión en el fluido.

Además de haber observado el fenómeno y averiguado la causa, los investigadores han estado dos años haciendo experimentos y desarrollando las matemáticas necesarias para explicarlo.

Los autores creen que el descubrimiento de este mecanismo abre la puerta a entender cómo la materia se organiza en el medio ambiente, especialmente en masas de agua muy estratificadas, como puede ser la profundidad del océano o los estuarios.

Esto implica, según han apuntado, que se podría predecir la presencia de «puntos calientes» de diversidad, donde se concentrarían los nutrientes.

También podría ser útil para averiguar o si los plásticos o los vertidos de petróleo se acumularían en ciertos puntos.

Incluso, estos experimentos podrían tener una aplicación industrial: el fenómeno podría ser empleado para clasificar materiales de distintas densidades.

Fuente: ABC