Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next

En la costa nororiental de la isla de Irlanda, a unos 5 km al noreste de Bushmills, en el Condado de Antrim, Irlanda del Norte, se encuentra la Calzada del Gigante. Declarada patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 1986, la calzada consiste en unas 40.000 columnas de basalto hexagonales, formadas durante una erupción volcánica hace entre 50 y 60 millones de años. Pero, ¿por qué son hexagonales y cómo se formaron esas columnas?

La idea general es conocida: la lava, al enfriarse, se contrae y resquebraja. Las grietas comienzan en la superficie, la parte que se enfría antes, y se propagan hacia el interior. Experimentalmente se ha comprobado que pueden surgir patrones hexagonales a partir de otros que son inicialmente rectangulares en superficie. Martin Hofmann, de la Universidad Técnica de Dresde, y sus colegas han desarrollado un modelo de la lava mientras se enfría que es capaz de seguir a las grietas desde el momento en que se forman en la superficie hasta que han penetrado en la lava casi sólida. Este modelo explica por qué las columnas de la Calzada del Gigante son hexagonales. Todo está relacionado con la mejor forma de liberar de energía.

La superficie de la lava que se enfría se contrae más rápidamente que la roca líquida todavía caliente que tiene debajo. Esta diferencia crea una tensión que se libera en forma de grietas. Lo que Hofmann y sus colaboradore han hecho es tan simple como considerar una capa uniforme de lava y calcular la energía que distintos patrones de grietas es capaz de liberar.

Encontraron que, en los momentos iniciales del enfriamiento, cuando las grietas comienzan a aparecer en lugares al azar de la superficie, la energía que se libera es mayor si las grietas se intersectan en ángulos de 90º, los que forman los lados de un rectángulo. Pero que, conforme la lava continúa enfriándose y contrayéndose y las grietas comienzan a penetrar en la masa de forma colectiva, la mayor liberación de energía se observa si las intersecciones son 120º, lo que corresponde con un hexágono.

La transición de crecimiento individual a colectivo de las grietas es lo que lleva por tanto el patrón de ser rectangular a hexagonal. Es el patrón hexagonal el que se mantiene cuando la lava se enfría aún más, lo que al final lleva a una disposición que se corresponde exactamente con la que se observa en la Calzada del Gigante.

Aparte de explicar este fenómeno geológico y constituir una estupenda historia que contar para impresionar a tu cuñado, el modelo tiene aplicaciones prácticas muy importantes especialmente en la prevención de defectos en la fabricación productos de cerámicos de alta tecnología, defectos que suelen aparecer durante el enfriamiento; así como en la mejor comprensión de la degradación de materiales cerámicos sometidos a calentamientos extremos y enfriamientos repetidos como los discos de freno de alto rendimiento que usan los vehículos deportivos, por ejemplo.

Referencia:

M. Hofmann et al (2015) Why Hexagonal Basalt Columns? Phys. Rev. Lett. DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.154301

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance