Desde
hace décadas los científicos han tratado de encontrar explicaciones rigurosas a
las supuestamente misteriosas desapariciones tanto de embarcaciones como de
aviones en distintas partes del mundo. Quizá la región más célebre sea la
conocida como el triángulo de las Bermudas, una vasta extensión de más de 1,5
millones de kilómetros cuadrados, comprendida entre las islas Bermudas, Puerto
Rico y Miami, donde se han dado un buen número de supuestos “incidentes
inexplicables” y que han sido tratados y difundidos ampliamente, sobre todo
gracias al cine, contribuyendo más aún, si cabe, a la confusión de la opinión
pública, siempre proclive a la creencia en lo misterioso e inexplicable.
En
1982 Richard D. McIver fue uno de los primeros en proponer que el hundimiento
de barcos podría deberse a la liberación de burbujas de metano desde el fondo
marino, las cuales, al ascender hacia la superficie del océano, provocarían la
catástrofe. McIver no sólo sugirió que estas emisiones gaseosas eran las
responsables de los naufragios; también especulaba con que el gas, al llegar a
la superficie, sería emitido a la atmósfera, dañando los motores de aviones que
volasen bajo y pudiendo hacer que éstos se precipitasen al mar.
Los
geólogos marinos conocen hace tiempo la presencia de hidratos de gas metano en
el lecho oceánico. Estos hidratos consisten en bolsas de gas metano que llegan
a erupcionar en el caso de que tenga lugar alguna clase de perturbación o caída
repentina de la presión, lo que puede suceder durante un deslizamiento
submarino. A este respecto, las prospecciones con sonar llevadas a cabo en el
Mar del Norte, concretamente en el lugar conocido como Witch’s Hole (el agujero
de la bruja), han detectado grandes cantidades de hidratos de metano e incluso
los restos de un barco hundido precisamente en esta localización.
Las
causas atribuidas al hundimiento, tal y como hizo en su momento McIver, suponen
que la interacción de estas burbujas de metano con el barco produjeron una
pérdida de flotabilidad del mismo como consecuencia de la reducción en la
densidad media del agua. La explicación es muy sencilla: si disponemos de una
mezcla de agua y gas, obviamente la densidad promedio de la misma será menor
que la del agua pura y mayor que la del gas puro, y como la flotabilidad del
barco crece directamente con la densidad del fluido en el que se encuentra
inmerso (principio de Arquímedes), entonces aquélla debe reducirse
proporcionalmente cuanto más gas se encuentre disuelto en el agua.
Hasta
la fecha no se han observado demasiadas de estas erupciones de gas metano y,
por tanto, no se sabe si dichas emisiones consisten, principalmente, en una
gran cantidad de burbujas de tamaño relativamente pequeño, tan sólo unas pocas de
dimensiones mucho mayores, o quizá una combinación de ambas posibilidades. El
caso más célebre en el que se sabe que sucedió algo similar fue el acaecido en
1986 durante la catástrofe del lago Nyos, en Camerún, y que costó la vida de
casi 2.000 personas y 6.000 animales. El culpable: la emisión a la atmósfera de
una enorme nube de dióxido de carbono liberada desde el fondo del lago, de unos
200 metros de profundidad.
Volviendo
al caso concreto del hundimiento de barcos, diversos autores han tratado de
arrojar luz sobre las posibilidades reales de que las burbujas emitidas desde
el fondo del océano sean las causantes de semejantes desastres. Así, por
ejemplo, Michael A. Hueschen ha llevado a cabo experimentos en tanques de
laboratorio y ha analizado el caso concreto en el que se emite un gran número
de burbujas de mucho menor tamaño que la embarcación desde el fondo del
recipiente. Sus simulaciones han demostrado que las burbujas, al ascender,
generan unas corrientes circulantes de agua que dan lugar a una fuerza
ascensional vertical, una especie de fuerza de arrastre que aumenta
proporcionalmente con la densidad del agua (más precisamente, la mezcla de agua
y gas en forma de burbujas), el área de la superficie transversal del barco y
el cuadrado de su velocidad con respecto al fluido en el que flota. Esta fuerza
ascensional está dirigida hacia arriba, con lo que se suma consecuentemente al
empuje de Arquímedes. Los análisis numéricos de Hueschen demuestran que el
valor de la fuerza ascensional ronda el 30% del valor del empuje de Arquímedes
y la suma de ambas supera al peso del barco y, por tanto, éste se mantiene a
flote en todo momento, sin hundirse. En el caso de que se eliminasen las
corrientes circulantes de agua (mediante confinamiento del barco en una especie
de cápsula cilíndrica) el barco se hundía sin remedio.
Pero
la situación más interesante, sin duda, es la considerada por May y Monaghan.
En efecto, ambos investigadores se plantearon la hipótesis de una única burbuja
que se elevase desde el fondo oceánico y la posibilidad de que semejante
monstruo de las profundidades fuese capaz de hacer que el navío se precipitase
hacia el abismo marino. May y Monaghan llevaron a cabo una investigación
análoga a la efectuada por Hueschen para el caso anterior de muchas burbujas,
excepto que ahora las producidas con el nuevo montaje experimental presentaban
tamaños comparables a las dimensiones de la embarcación amenazada. Hay que
tener presente que una burbuja esférica de metano que ascendiese desde unos 150
metros de profundidad podría duplicar su diámetro al llegar a la superficie
(éste es un problema elemental de termodinámica y mecánica de fluidos, al
alcance de cualquier estudiante de primer curso universitario).
En los experimentos llevados a cabo por May y Monaghan se puede observar que a medida que la burbuja se aproxima a la superficie del mar, se forma una especie de montículo de agua sobre la pared de aquélla. La lámina de agua que forma este montículo va haciéndose paulatinamente más delgada hasta que se producen, simétricamente dispuestas en cada extremo de la burbuja, sendas depresiones. Estas depresiones se forman a partir del agua que fluye hacia abajo desde la parte más alta de la burbuja. A medida que el montículo incrementa su altura, el agua fluye cada vez más rápidamente, lo que da cuenta del aumento de la profundidad de las citadas depresiones, hasta que la burbuja finalmente se rompe.
Un
barco que estuviese situado justamente con su centro en la cresta de la burbuja
(su punto más alto) permanecerá en esa posición hasta que la pared de agua
justo por encima de la burbuja sea demasiado delgada como para poder soportar
su peso. En este preciso momento, la burbuja se romperá y el barco
experimentará una caída libre vertical, oscilando arriba y abajo, pero sin
hundirse.
Sin
embargo, cuando la situación de la embarcación con respecto a la burbuja sea
tal que aquélla se halle entre las dos depresiones que se forman en cada uno de
los dos extremos de la burbuja en contacto con la superficie del mar, el
hundimiento es inevitable. El barco comienza a deslizar hacia abajo por encima
de la superficie de agua que cubre la pared de la burbuja, a modo de carrito en
una montaña rusa. En su descenso, llega a caer hasta el fondo de una de las
depresiones, encontrándose allí con un muro de agua que le hace volcar. Al
mismo tiempo, los remolinos de agua de alta velocidad que tienen lugar en los
extremos de la burbuja cuando ésta se rompe arrastran a la embarcación hasta el
fondo, donde su fatal destino ha quedado sellado para siempre.
David Deming Can a Single Bubble Sink a Ship?, Journal of Scientific Exploration 18 (2004) 307-312.
D. A. May and J. J. Monaghan Can a single bubble sink a ship?, American Journal of Physics 71 (2003) 842-849.
Michael A. Hueschen Can bubbles sink ships?, American Journal of Physics 78 (2010) 139-141.
Este
artículo participa en la edición XL del Carnaval de la Física, organizado por el blog
Cuantos y Cuerdas
Hola Agatha,
ResponderEliminarPrimeramente, enhorabuena por el blog. Me resultan interesantes los temas de los que hablas y cómo los explicas.
Pero realmente te escribo (porque no he encontrado otra forma para hacerlo: ni mail, ni privado en twitter) para pedirte consejo. Yo también he empezado a escribir un blog sobre ciencia hace un mes (www.sciencuriosities.bligoo.com) y me sorprende ver la cantidad de visitas y comentarios que has alcanzado tú en un tiempo similar.
Me gustaría que me dieras un par de consejos para poder hacer llegar mi blog a más gente (también puedes echarle un vistazo por si lo que falla es simplemente el contenido).
Muchas gracias de ante mano y saludos,
Jay
Hola Jay:
EliminarLa verdad es que no sé muy bien qué decirte para que consigas más visitas en tu blog. Yo no he hecho nada especial, así que supongo que la suerte ha tenido mucho que ver. Simplemente, te recomendaría que te introdujeses en las redes sociales (twitter, facebook, google+, etc.), que incluyeses tu blog en agragadores como ebuzzing o bitácoras.com. Esto es un juego de márketing y como tal hay que verlo, en mi opinión. Claro que yo no soy nadie para decir cómo deben hacerse las cosas. Mi blog acaba de empezar y no te creas que tiene muchas visitas, solamente he tenido mucha suerte con la última porque ha llegado a portada en Menéame y eso proporciona mucha visibilidad pero muy efímera. Me gustaría saber de todas las personas que han leído el artículo sobre las burbujas y los barcos, cuántas realmente van a seguir ahí de ahora en adelante. Probablemente muy pocas, con lo cual habrá que seguir luchando por permanecer en la brecha.
Un saludo y gracias.
Estupenda entrada, se lee muy bien a pesar de que lo que ocurre con el barquito sobre la burbuja debe ser complicado de describir. Supongo que meter el triangulo de las bermudas en el tema era obligado, aunque es un poco como el punto "G", un sitio más o menos delimitado y caliente, pero porque esta en un área (más grande) también caliente, por donde se desplazan muchas naves, no es una extensión donde hayan desparecido más naves que en otros sitios con tráfico similar.
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