Sabemos menos sobre el suelo bajo nuestros pies que sobre la superficie de Marte, pero una nueva investigación realizada por geocientíficos de la Universidad de Colorado en Boulder arroja luz sobre este mundo oculto desde las cumbres hasta los suelos de los valles y muestra cómo la lluvia da forma a la parte de nuestro planeta que está más allá de donde podemos ver.

La Tierra se conoce popularmente como la "tercera roca del sol, "Sin embargo, la roca dura es rara en la superficie del suelo. Los científicos han llamado a la vegetación, tierra y escombros que almacenan agua que ocultan el interior rocoso de la Tierra de la vista de la "zona crítica". El nombre honra el hecho de que esta zona es a la vez esencial para la vida y está formada por organismos vivos. El carácter de la zona crítica, en particular su profundidad, controla cómo se almacena y libera el agua subterránea a los arroyos.

El agua subterránea proporciona los suministros de agua que son el elemento vital de la agricultura y la industria en la nación. y de hecho en todo el mundo. Pero el agua subterránea en sí no es pasiva. Reacciona con la roca a lo largo de su camino, y al hacerlo, transforma químicamente la roca y recoge los minerales y nutrientes disueltos.

Los investigadores se inspiraron para estudiar las diferencias fundamentales entre dos Observatorios de Zona Crítica (CZO) apoyados por la Fundación Nacional de Ciencias. En la CZO de Boulder Creek en Colorado Front Range, Se puede encontrar roca fresca debajo de una fina capa de suelo y roca rota que cubre uniformemente las laderas. En Calhoun CZO en el piamonte de Carolina del Sur, la roca fresca está muy por debajo de la superficie, y la zona crítica se hincha densamente debajo de las crestas de las cordilleras y se adelgaza debajo de los fondos de los valles. Y los suelos de Colorado son de color marrón grisáceo y rocosos, en contraste con las arcillas rojas de Carolina del Sur.

Los investigadores de CU Boulder se propusieron comprender por qué este manto de suelo que sustenta la vida y almacena agua y la roca erosionada subyacente varían tanto de un lugar a otro. Los coautores incluyeron al distinguido profesor Robert S. Anderson del Departamento de Ciencias Geológicas de CU Boulder, Profesor Harihar Rajaram, profesor académico del presidente del Departamento de Asuntos Civiles de CU Boulder, Ambiental, e ingeniería arquitectónica, y la profesora Suzanne P. Anderson del Departamento de Geografía de CU Boulder.

"Nuestro objetivo era crear un modelo para explicar por qué ocurren estas diferencias, "dijo Suzanne Anderson.

Los investigadores se centraron en una de las diferencias más obvias entre los dos sitios:el clima. Construyeron un modelo numérico para probar si la precipitación mucho mayor en el sureste podría explicar las grandes diferencias en la profundidad de la meteorización. En el modelo, el agua de lluvia se rastrea a medida que se filtra a través del paisaje, y hace que los minerales de las rocas se meteoricen (o se transformen) en arcilla. Debido a que los procesos de meteorización son lentos, era necesario incluir también la formación de suelos y la erosión.

"La meteorización del lecho rocoso puede ser el proceso geológico más importante, ya que produce el suelo del que dependemos para nuestra existencia, "dice Richard Yuretich, director del programa NSF Critical Zone Observatories, que financió la investigación.

Los resultados, publicado hoy en un número especial de la revista Procesos hidrológicos dedicado al papel del agua en la zona crítica, muestran que una zona crítica de tipo Colorado poco profunda se forma en condiciones secas, mientras que un grueso, ondulantes zonas críticas de tipo Carolina del Sur se forman en condiciones de humedad.

En otras palabras, el modelo logra explicar las drásticas diferencias en estos paisajes. La conectividad del sistema cautivó al equipo de investigación.

"Es fascinante cómo los patrones simples en el grosor de la zona crítica responden al clima, a la erosión, y sin duda a procesos que aún no hemos considerado, "dijo Suzanne Anderson, quien también es miembro del Instituto de Investigación Ártica y Alpina de CU Boulder (INSTAAR). "Ser capaces de predecir estos patrones de meteorización nos coloca en una posición para comprender las cosas que nos importan, desde el suministro de agua hasta el mantenimiento de suelos saludables ".

"Los recursos del suelo son preciosos, "dijo Robert Anderson, también miembro de INSTAAR. "Uno de los aspectos del paisaje que tuvimos que adoptar en este esfuerzo de modelado es que se necesitan miles de años para generar el suelo que tenemos. Si se raspa o se usa incorrectamente, no va a ser reemplazado en escalas de tiempo humanas. La mala administración significa que nunca lo recuperarás ".

"Pero para mí", él dijo, "es lo suficientemente interesante, y lo suficientemente satisfactorio, para explicar por qué se puede cavar un pozo de 20 pies de profundidad con una pala en Carolina del Sur, y tener que recurrir a un pico a 2 pies en Colorado. Se trata del clima ".