Las formaciones naturales de las estalagmitas, que se desarrollan en las profundidades de las cuevas, son verdaderas maravillas geológicas. Estas columnas de calcita, que pueden alcanzar alturas desde unos pocos centímetros hasta varios metros, se forman a partir de la acumulación de agua mineralizada que gotea del techo de las cuevas. Más allá de su belleza estética, las estalagmitas son archivos naturales que registran cambios climáticos antiguos a través de sus capas de crecimiento, de forma similar a los anillos de un árbol.
Recientemente, un estudio realizado por investigadores de la Universidad de Varsovia, la Universidad de Florida, el Centro de Investigación de la Academia Eslovena de Ciencias y Artes y el Centro Médico Universitario de Ljubljana, ha proporcionado la primera descripción matemática completa de las formas de las estalagmitas. Publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences, el estudio aborda la pregunta de qué determina la forma de estas estructuras naturales.
La matemáticas detrás de las estalagmitas
Los investigadores lograron resolver analíticamente un modelo matemático de hace 60 años que predice cómo crece una estalagmita «ideal» en condiciones estables dentro de una cueva. Los resultados revelan que la diversidad de las formas de las estalagmitas no es casual, sino que está controlada por un único factor: el número de Damköhler. Este parámetro representa el equilibrio entre las tasas de precipitación de calcita y el flujo de agua.
Cuando el goteo es constante y concentrado, se forma una estalagmita en forma de columna; si el goteo es más disperso, se desarrollan cimas planas. En situaciones donde la tasa de flujo es alta o el agua gotea directamente sobre la estalagmita desde el techo de la cueva, pueden formarse estalagmitas con formas cónicas y puntas agudas.
El autor principal del estudio, Piotr Szymczak, afirma que «la rica diversidad de formas de las estalagmitas puede explicarse mediante un simple parámetro». Esta afirmación destaca cómo la belleza observada en la naturaleza puede correlacionarse con una ley matemática clara.
Para validar su teoría, los científicos utilizaron tomografía por rayos X en estalagmitas de la famosa Cueva de Postojna en Eslovenia. Los escaneos, realizados en el Centro Médico Universitario de Ljubljana, mostraron una coincidencia notable entre las formas predichas y las reales, capturando incluso detalles delicados como la transición de una cima plana a un cuerpo columnar.
Este nuevo modelo también tiene implicaciones en la ciencia climática. Las estalagmitas son ampliamente utilizadas para reconstruir registros de precipitaciones y temperaturas mediante sutiles cambios en las firmas químicas de los isótopos de carbono atrapados en las capas de piedra. El estudio revela que las estalagmitas con cimas planas registran estas señales isotópicas de manera diferente a las columnar o cónicas, lo que podría refinar la interpretación de los registros paleoclimáticos.
En resumen, las estalagmitas no son meras curiosidades geológicas, sino laboratorios naturales donde convergen la física, la química y la geología. Gracias a la matemática, sus formas pueden leerse como un código escrito a lo largo de milenios por el agua que gotea.
Más información:
Szymczak, Piotr et al, Shapes of ideal stalagmites, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2513263122.
