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Tiankengs, buceo extremo y robots espaciales / CIENCIORAMA 1
Imagen tomada de http://www.puntofape.com/wp-content/uploads/2012/11/peshera-0017.jpg
Tiankengs, buceo extremo y robots espaciales
Ana Velázquez Olivera
En San Luis Potosí unos texanos en busca de pájaros se toparon con un hoyo
gigante que parecía de otro planeta. Geólogos en China encontraron hoyos
similares y les pusieron la etiqueta “made in China o tiankeng”. En Tamaulipas,
exploradores de cuevas encontraron cinco agujeros con agua que no parecían
algo fuera de lo común, sin embargo uno de ellos era tan profundo que en él
se llevó a cabo la batalla por el récord de inmersión a mayor profundidad, entre
dos de los buceadores de cuevas con mayor experiencia en el mundo. Finalmente
fue un robot de la NASA, el único que pudo llegar al fondo de El Zacatón.
Tiankengs made in China
Todos hemos visto la etiqueta “made in China”, la producción y maquila de
mercancías en China es brutal y llegan a todas partes, por supuesto que a ello
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contribuye que sean 1,360 millones de habitantes, la población número uno en
el mundo. Pero además de esto China tiene una geografía extraordinaria: cuenta
con el Río Amarillo o Huang He y el Yangtsé, dos de los ríos más largos del
planeta; cuenta también con el desierto de Gobi, el sexto mundial más extenso
y además en este país se localiza la zona kárstica más grande del mundo, donde
se formó el agujero más amplio y profundo encontrado hasta ahora. Se Trata
del Xiaozhai, con una profundidad de 660m y más de 500m de diámetro y que
es nada más y nada menos que una dolina, como los cenotes de la península
de Yucatán (ver “¿Sólo hay cenotes en la península de Yucatán?” en Cienciorama),
pero gigante, tan grande que el geólogo chino Zhu Xuewen propuso en 2001
que a las dolinas con una profundidad y diámetro mayor a 100m y con paredes
muy abruptas se les denominara tiankeng, que quiere decir literalmente hoyo
celeste. Se estima que sólo hay unas 75 dolinas de este tamaño en el mundo y
49 de ellas se ubican al suroeste de China en la provincia de Guangxi Zhuang.
El tiankeng Xiaozhai se formó en una parte del sistema de cuevas Di Feng,
producido a su vez por un poderoso río subterráneo –afluente del Río Yangtsé–
que sigue atravesando la parte baja de este tiankeng, donde además se encuentra
un hermoso bosque que alberga fauna endémica. Otro famoso tiankeng en China
es el Dashiwei, que ocupa una superficie de 96,000 metros cuadrados y que
contiene un singular bosque propio con una gran variedad de flora y fauna.
Este tiankeng tiene 613 metros de profundidad y un volumen de 80 millones de
metros cúbicos.
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Figura 1. Xiaozhai está conectado a un sistema de cuevas por donde pasa un afluente
subterráneo del río Yangtsé. Imágenes tomadas de www.wondermondo.com y
http://www.speleogenesis.info/index.php y http://brainz.org/10-most-incredible-sink-holes-world/
Hay una clara diferencia de tamaño entre las dolinas cubiertas de agua –cenotes–
de la península de Yucatán y los tiankeng; de hecho, no se han encontrado
tiankengs en la península. Pero comparando la formación de los dos, podremos
saber por qué unos son más grandes que otros.
Tiankengs vs cenotes de Yucatán
Primero que nada debes saber que los terrenos kársticos tienen como mayor
característica que están conformados por rocas solubles, por lo que se generan
gran variedad de depresiones en ellos, como las dolinas –dolina quiere decir
depresión en esloveno–. Los tiankengs son depresiones inusualmente grandes y
se pueden formar de dos maneras: por colapso o por erosión, y algunos están
cubiertos de agua, al igual que los cenotes de la península de Yucatán.
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Figura 2. Los tiankeng por colapso se forman debido a una corriente de agua que va creando
sistemas de cuevas que se van ensanchando al toparse con lugares susceptibles a su erosión
y que se colapsan poco a poco a su paso formando cámaras inmensas. Claro que las
corrientes de agua deben ser lo bastante poderosas como para disolver y al mismo tiempo
arrastrar los materiales colapsados y permitir el crecimiento del agujero que crece de abajo
hacia arriba. La gran mayoría de tiankengs, incluido Xiaozhai, se formaron de esta manera.
Figura3. Los tiankeng por erosión se forman en lugares donde hubo un hundimiento y se
concentró una corriente de agua bastante grande que pasaba por la superficie, esto provocó
que las grietas de dicho lugar se ensancharan permitiéndole al agua llegar a mayor
profundidad más rápidamente. Se forman de arriba hacia abajo y casi siempre tienen cascadas
porque la corriente de agua que los formó sigue activa.
Cuando los tiankengs están cubiertos de agua, se sabe que ésta debe haber
llegado por lo general después de su formación. Se necesitan millones de metros
cúbicos para llenar uno, así que sólo un río muy caudaloso, un acuífero o el
mar pueden lograr esta hazaña.
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La diferencia entre las dolinas de la península de Yucatán y las dolinas
gigantes es básicamente una, que la zona no saturada de agua de las primeras
es muy pequeña, de apenas decenas de metros, frente a las centenas de metros
de las segundas. Por eso los tiankeng se forman generalmente en el karst alpino,
porque sólo las montañas pueden asegurar una buena altura sobre el nivel del
mar que permite tener una zona no saturada muy grande, ocasionando que el
agua se enriquezca de suficiente dióxido de carbono como para disolver un
mayor volumen de rocas. En cambio, las dolinas que se producen en karst
costeros como las de Yucatán, son más pequeñas porque el agua sólo puede
recorrer unos pocos metros de profundidad antes de alcanzar el agua salada
que equilibra los componentes químicos capaces de disolver y los dispersa; no
obstante existen dolinas muy profundas que están totalmente cubiertas de agua
de mar como los blue hole, de Belice y Bahamas en el mar Caribe, pero eso se
lo debemos a las subidas y bajadas del nivel del mar.
Pocos afortunados
Si piensas que tu única opción para ver uno de los agujeros más grandes sobre
la faz de la Tierra es tomar un avión e ir a China, te felicito, eso es amor al
karst, pero antes de que partas debo decirte que se han contado
aproximadamente 75 tiankengs y de ellos 49 están en China, ¿Dónde están los
que faltan?
México es simplemente extraordinario, casi surrealista, te subes a un carro
y avanzas unas horas hacia la Sierra Madre Oriental y listo, llegas a un tiankeng
mexicano, El Sótano de las Golondrinas, el hoyo en caída libre que por mucho
tiempo se pensó que era el más grande del mundo. Fue descubierto en 1966 en
San Luis Potosí por ornitólogos texanos que estudiaban las aves de la región. Al
principio creyeron que no era el más hondo que habían visto, hasta que se
percataron de que su entrada tan limitada en comparación a su fondo, generaba
una ilusión óptica que lo hacía parecer más pequeño –pero estamos hablando
de un agujero donde cabe fácilmente el EmpireState–, al bajar la sensación era
sorprendente “era como llegar a otro planeta”.
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Al igual que los tiankengs chinos los pobladores cercanos ya conocían
este agujero y lo llamaban El Sótano de las Golondrinas porque gran cantidad
de estos pájaros emergen de él en espiral ascendente cada mañana ofreciendo
un espectáculo fantástico. Sin embargo los biólogos al estudiar mejor estas aves
llegaron a la conclusión de que no eran golondrinas sino vencejos y que además
había gran variedad de otras especies viviendo en las paredes y el fondo del
sótano, como loros verdes, murciélagos y diversidad de insectos y arácnidos.
Así que ahora tenemos un bonito nombre que no tiene nada que ver con la
fauna real. Aun así es un nombre muy ilustrativo porque los tiankengs son
famosos también por albergar en su interior fauna y flora únicas.
Figura 4. El Sótano de las Golondrinas es usado para saltos en paracaídas. Imagen tomada de
http://www.xtremespots.com/free-fall-sports/base-jumping/cave-of-swallows-aquismon-san-luis-
potosi-mexico/
El Sótano de las Golondrinas tiene una abertura de 60 metros de diámetro; de
ahí se desciende hasta 512 metros de profundidad, de los cuales 376 metros
son de caída vertical. Se formó por acción de aguas termales que ascendían de
un acuífero –este tipo de aguas son muy agresivas a la hora de disolver la roca–
, después como en un tiankeng normal siguió creciendo el hoyo por colapso
de las rocas. Los movimientos de la corteza terrestre también jugaron su parte
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elevando un poco la Sierra Madre Oriental y finalmente la erosión normal del
relieve rebajó la superficie exponiendo la enorme cámara interior. Hoy en día
no vemos agua correr en el fondo porque gran cantidad de materiales sueltos
la cubrieron, pero es seguro que tiene una conexión con un acuífero, dado que
a pesar de que le entran cantidades enormes de agua, el nivel nunca sube.
Es común que en los sistemas de cuevas se traslapen procesos distintos,
como en la península de Yucatán donde podemos ver estalactitas bajo el agua,
lo cual quiere decir que hubo un tiempo en el que la cueva no estaba totalmente
llena de agua y podían formarse las estalactitas por goteo. El Sótano de las
Golondrinas al principio recibía agua de un acuífero de aguas termales –se formó
de abajo hacia arriba–, pero hoy en día ese acuífero quedó más abajo. Ahora,
cuando llegan las lluvias –que son muy abundantes– el Sótano le proporciona
agua al acuífero.
Ahora bien, las medidas de El Sótano de las Golondrinas no cumplen la
primera condición para ser un tiankeng –más de 100mde profundidad y diámetro–
, esto es porque los tiankeng además de estar clasificados por su formación –
en erosivos y de colapso–, están clasificados por su evolución en tres etapas: la
inmadura, madura y la degradada.
Figura 5. El Sótano de las Golondrinas es el ejemplo mundial por excelencia de un tiankeng
inmaduro, con su forma de cono invertido. Se estima que sus paredes se irán abriendo hasta
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quedar a casi 90° con respecto al suelo por acción de la erosión, dejándolo totalmente abierto
en su etapa madura, para después degradarse por completo. Imagen tomada de Encyclopedia
of caves.
En México se tiene registro de dos tiankengs: El Sótano de las Golondrinas –al
cual puedes ir a lanzarte en paracaídas– y El Zacatón –cubierto de agua–, aunque
los investigadores le han puesto el ojo a dos probables tiankengs más, ubicados
en las lagunas de Montebello, Chiapas. Se está efectuando la datación del agua
de estas dolinas, porque en la mayoría de los tiankeng el agua es joven pues
está en constante movimiento, además se piensan hacer exploraciones de buceo
para conocer su topografía. Esto se dice fácil, pero hacer inmersiones a más de
100m de profundidad hace necesaria mucha planificación, equipo y experiencia
y muchas veces no hay científicos dispuestos hacer este tipo de exploraciones.
Además de en México y China podemos encontrar tiankengs en Eslovenia (3),
Croacia (2), Brasil (2), PapuaNueva Guinea e islas de malasia (12), Puerto Rico
(1), Madagascar (2) e Italia (2). Algunos tiankengs son hoyos totalmente vacíos
donde puedes bajar en paracaídas, a rapel o por escaleras –como algunos de
China–, el más grande de este tipo es Xiaozhai, pero México posee el tiankeng
más grande totalmente cubierto de agua, adonde sólo puedes bajar al fondo
buceando.
Buceando en las profundidades de El Zacatón
Después de dos semanas de exploración en las cuevas de El Abra en Tamaulipas,
Jim Bowden y Ann Kristovichdos, exploradores de cuevas, se toparon por
casualidad con un conjunto de cuatro cenotes que variaban en tamaño y forma,
no parecían nada fuera de lo común, pero la cercanía entre ellos los llevó a
preguntarse si estaban conectados, así que empezaron a organizar una inmersión.
En ese momento no sabían que esta simple interrogante los llevaría a presenciar
el descubrimiento del tiankeng cubierto de agua más profundo del mundo –319m
de profundidad–, El Zacatón.
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El 2 de mayo de 1990, los buzos Jim Bowden y Gary Walten entraron en
El Nacimiento, un manantial ubicado en el límite occidental del rancho la Azufrosa.
En él los buzos encontraron una pequeña cueva que siguieron hasta que se
agotó la línea de su carrete. Como el paso continuaba, realizaron otra inmersión,
regresaron a su amarre y reanudaron la línea. De pronto vieron un resplandor
verde delante de ellos, ¡una fuente de luz natural!, lo cual quería decir que habían
hecho conexión con la superficie. Los dos buzos entraron a El Zacatón a una
profundidad de casi ocho metros.
Bowden y Walten hubieron de esperar hasta 1993 para continuar la
exploración con meses de preparación. La inmersión parecía prometedora
principalmente en El Zacatón, donde con una plomada habían estimado una
profundidad media de 76 metros. Al equipo de buceo se sumó Sheck Exley,
quizás el más renombrado explorador de cuevas de la época; con 29 años
dedicados a la exploración de cuevas era uno de los más experimentados en el
mundo, contaba con más de 4,000 inmersiones en su carrera y numerosos
récords en buceo de profundidad y penetración en cuevas.
Figura 6. El Zacatón es llamado así por las islas redondas de zacate que lo navegan. Los
buceadores se conectan a este tiankeng por el manantial El Nacimiento, porque la altura de la
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superficie al espejo de agua es de casi 20 metros. Imagen tomada de
http://blog.mexicodestinos.com/2015/01/21-grandes-atractivos-turisticos-en-mexico/
Exley introdujo el trimix al buceo, una combinación de tres gases para lograr
bucear a mayor profundidad: oxígeno, helio y nitrógeno Exley sumó el helio a la
combinación normal de gases para reducir la porción de nitrógeno en la mezcla
de gases, ya que éste, al estar a presiones mayores a una atmósfera se disuelve
en la sangre, lo cual es muy peligroso para los buzos pues a medida que
descienden absorben cada vez más nitrógeno y una vez que inician el ascenso,
al bajar la presión atmosférica, el nitrógeno disuelto se vuelve a convertir en
gas, formándose burbujas de nitrógeno en la sangre, algunas de ellas pueden
bloquear la circulación y causar incluso la muerte. Este efecto se puede evitar
ascendiendo lentamente para que el nitrógeno disuelto en la sangre se elimine
poco a poco. Además el trimix hace más corto el tiempo de espera en las
paradas de descompresión durante el ascenso.
Y llegó la hora, Jim Bowden y Sheck Exley se sumergieron en El Zacatón.
Jim bajó casi hasta los 79m y Sheck hasta los 124m, y aún no se divisaba
ningún fondo. Los cálculos habían sido erróneos, El Zacatón era mucho más
profundo. Al día siguiente se lanzó otra plomada para hacer una estimación más
exacta de la profundidad, el carrete bajo a los 150m, después a los 250m, y
luego a los 300m, y al fin se detuvo en los 320m.
Imposible bajar hasta el fondo al día siguiente, era demasiado rápido, no
había suficiente equipo para esa inmersión, pero igual se hicieron los preparativos
para bajar hasta lo más profundo que se pudiera. Jim alcanzó los 153m, y Sheck
llegó a los 220m. Dejarían la meta de alcanzar el fondo para el año siguiente.
En 1994 los dos buzos llegarían al fondo de El Zacatón, así que Jim realizó seis
viajes a México, bajando cada vez más en cada uno. Exley, por su parte, se
dirigió a Bushmansgat, una cueva en Sudáfrica, donde alcanzó su fondo a los
263m de profundidad. Fue justo en ese punto de la inmersión cuando comenzó
a sentir pérdida visual y dolor de cabeza, síntomas del peligroso síndrome
nervioso de alta presión. Pero al hacer su primera parada de descompresión
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durante el ascenso todos los síntomas desaparecieron, todo parecía haber sido
una falsa alarma.
De regreso a El Zacatón, en el mes de abril de 1994, volvieron a reunirse
Jim y Exley. Pasaron los dos primeros días llenando los tanques con la mezcla
precisa para bajar hasta el fondo, a los 320 metros de profundidad. Colocaron
dos líneas de descenso, cada buzo bajaría por una de ellas para evitar el peligro
de enredarse en la línea y estorbar al otro ya que el descenso sería muy rápido,
así que la batalla se libraría en solitario.
Aproximadamente a las 9:50 de la mañana del día miércoles 6 de abril los
dos buzos se introdujeron al manantial El Nacimiento para conectarse con El
Zacatón, se sonrieron y en gesto asertivo iniciaron juntos el descenso. Jim
Bowden bajó hasta los 282m, de hecho frenó su descenso porque notó que sus
reservas de tanques estaban muy bajos, había respirado más de lo que esperaba,
así que decidió ascender hasta su primera parada a los 137m, al llegar a la
parada notó que las reservas de gas de sus tanques estaban prácticamente
agotadas, así que abrió el regulador del tanque de apoyo para respirar, pero
éste empezó a expulsar el gas violentamente; “me tardé casi una vida en poder
cerrarlo” comentó Jim al regresar a la superficie. No pudo arreglarlo y tuvo que
respirar directo del tanque durante ocho minutos, después ascendió hasta los
106m para llegar al próximo tanque de apoyo, ahí el regulador funcionó
perfectamente y no hubo más problemas con el ascenso y las paradas de
descompresión que durarían ¡casi nueve horas!
En la parada ubicada a los 40m Jim ya se sentía muy relajado, y pudo
ver sin ningún problema la línea de Exley, al verla se paralizó su corazón, pues
vio todos sus tanques de apoyo intactos, pero rápidamente la esperanza volvió:
pensó que quizá había llegado más lejos y se encontraba haciendo paradas
más abajo. Sin embargo, en la superficie el personal de apoyo ya se había
percatado de que algo andaba mal, se veían salir burbujas de una de las líneas,
pero de la otra no, rápidamente dos buzos, Ann Kristovich y Karen Hohle, se
sumergieron en busca de las burbujas, en su camino pudieron ver a Jim, lo cual
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les dio mucho gusto, pero Exley seguía sin dar señales de vida. Al enterarse de
la situación Mary Ellen Eckhoff (ex esposa de Exley )tomó un tanque extra de gas
y se zambulló en busca de Exley, bajó más que las otras dos buzos, pero pasado
un rato Karen bajó a buscarla y la encontró envuelta en lágrimas, no había
localizado burbujas, aun así Mary quiso ir a la superficie para traer más equipo,
pero la contuvieron, tenía que hacer una parada de 30 minutos antes de poder
subir, no había nada que hacer, Sheck Exley no volvió.
Tres días después al recoger todo el equipo, se jalaron las líneas de vida
de los dos buzos, en la línea de Exley apareció su cuerpo enredado. Todo apunta
a que sucumbió debido al temido síndrome nervioso de alta presión. Muchos
creen que al sentirse perdido enredó una parte de su cuerpo a la línea de vida
para que no tuvieran que buscarlo, esa fue su última hazaña. Su computadora
frenó en la marca de los 276 metros de profundidad.
Figura 7. Las dolinas que integran el Sistema El Zacatón, la profundidad a la que llegaron los
buzos y las temperaturas del agua de cada dolina. Imagen basada en Marcus Gary.
El robot DEPTHX, en busca de vida en el espacio y su aventura en El
Zacatón
Uno de los sueños recurrentes de la humanidad es encontrar vida en otros
planetas, se invierte mucha imaginación y recursos en este rubro. La NASA ha
tenido varios proyectos para este fin y con éxito descubrió tres familias nuevas
de bacterias, pero no en el espacio, las encontró aquí en la Tierra.
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El Robot Explorador del Manto Freático Profundo (DEPTHX, por sus siglas
en inglés) fue creado con miras de ir a “Europa” uno de los satélites de Júpiter,
pero se necesitan muchas pruebas antes de enviarlo al espacio. Está diseñado
para tener autonomía de movimiento, tomar muestras y analizarlas en tiempo
real o llevarlas consigo para un análisis posterior, además tiene integrado un
software con el que puede elegir el sitio de mayor potencial para contener
variedades biológicas y puede generar mapas en tercera dimensión. En 2007 el
robot DEPTHX fue probado con éxito en las dolinas del sistema Zacatón,
mapeándolas por completo y llegando al fin hasta el fondo de El Zacatón a
319m de profundidad. Además tomó fotografías y muestras de agua a varias
profundidades, dando oportunidad a los científicos de recorrerlo por completo
sin siquiera mojarse y lo mejor de todo es que ¡tú también! puedes consultar
toda esta información en la red - http://www.frc.ri.cmu.edu /depthx/index.html-.
Figura 8. A la izquierda el DEPTHX. En el proyectoparticipan Stone Aerospace, investigadores de
la Universidad de Austin, Texas, de Colorado, del CarniegeMellon y de la NASA. A la derecha el
mapa en tercera dimensión que se generó de El Zacatón. Imágenes tomadas de
http://www.frc.ri.cmu.edu/depthx/index.html.
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Varios científicos están seguros de que “Europa” cuenta con agua líquida y
fuentes hidrotermales, por eso eligieron El Zacatón para probar el robot DEPTHX.
Además la profundidad exacta de este tiankeng era desconocida y si se
encontraban organismos que sobrevivieran a sus temperaturas, alta presión y
poco oxígeno, éstos debían ser muy especiales. Por lo demás, era el hoyo con
agua más cercano y profundo a la NASA, así que lo debían aprovechar.
El sistema El Zacatón es el único de su tipo en México, se formó de
manera muy similar al Sótano de las Golondrinas pero a diferencia de éste, el
acuífero que lo formó lo cubrió por completo, además algunas partes de sus
paredes tienen travertino –roca sedimentaria formada en parte por
microorganismos-. Esta dolina que por mucho tiempo se creyó que era común y
corriente, resultó ser el tiankeng cubierto de agua más grande del mundo y les
debemos a los exploradores de cuevas Jim Bowden, Ann Kristovich, Gary Walten
y Sheck Exley su descubrimiento.
Fuentes
Zhu Xuewen y Chen Weihai, Tiankengs in the karst of China. Institute of Karst Geology,
Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin, China. 2006.
Marcus Gary, Understanding Zacaton: exploration and initial interpretation of the worlds
deepest known phreatic sinkhole and related karst features southern Tamaulipas, Mexico,
The University of Texas at Austin/United States Geological Surve ,2002.
Marcus Gary, Nathaniel Fairfield, William C. Stone, David Wettergreen, George Kantor, and
John M. Sharp Jr.. 3D Mapping and Characterization of Sistema Zacatón from DEPTHX
(Deep Phreatic Thermal eXplorer). Carnegie Mellon University. Research Showcase @ CMU,
2008.
Xuewen Zhu, Weihai Chen y Yuanhai Zhang), Tiankengen Encyclopedia of caves, segunda
edición. Institute of Karst Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Guilin, China.
2012.
http://www.chinaculture.org/gb/en_curiosity/2004-08/10/content_58840.htm
http://www.frc.ri.cmu.edu/depthx/images.html
Parte del artículo utilizó una traducción libre de:
http://www.undercurrent.org/blog/2013/11/15/zacaton-the-tragic-death-of-sheck-exley/