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¿Por qué flotamos más en el Mar Muerto: porque pesamos menos o porque su agua es más pesada?

Categoría: Naturaleza

El Mar Muerto es famoso por ser un lugar donde las personas pueden flotar mientras leen un libro en la superficie[7]. Sin embargo, en un mar común, una persona que inspira aire también tiende a flotar[3]. Entonces, ¿qué hace diferente al Mar Muerto? La respuesta no está en que nuestro cuerpo se vuelva más ligero, sino en que el agua es mucho más pesada. Aunque el principio de flotación es el mismo en ambos casos, la densidad del agua del Mar Muerto hace que una parte mayor del cuerpo salga del agua, aproximadamente cinco veces más que en el mar común. Esta agua densa existe debido a una condición geográfica específica: es un lago sin salida[5].

1. ¿Flotamos más en el Mar Muerto porque nuestro cuerpo pesa menos?

Cuando vemos fotos del Mar Muerto, a menudo aparecen personas acostadas sobre el agua leyendo periódicos o libros. De hecho, las enciclopedias describen este lugar como un lago donde se puede leer mientras se flota en la superficie[7]. Al ver estas imágenes, podríamos pensar que al entrar en el Mar Muerto nuestro cuerpo se vuelve más ligero. Pero eso no es así: el peso de tu cuerpo no cambia solo por cambiar de lugar. Lo que sí cambia es la densidad del agua que te rodea; es decir, cuánto pesa un mismo volumen. Para entender esto, primero debemos observar qué ocurre en un mar común.

2. ¿Flotamos o nos hundimos en el agua de un mar común?

Los materiales educativos sobre natación con ropa indican que la densidad relativa del cuerpo humano es de aproximadamente 0,98 cuando inspiramos aire, y de 1,03 cuando exhalamos[3]. La densidad relativa compara el peso de un objeto con el de un mismo volumen de agua. Si el número es menor que 1, el objeto flota; si es mayor, se hunde. Por lo tanto, si inspiramos, flotamos, y si exhalamos, tendemos a hundirnos. Esto se debe a la fuerza de flotación. Según el principio de Arquímedes, cuando sumergimos un cuerpo en un líquido, este es empujado hacia arriba con una fuerza igual al peso del líquido desplazado[4]. Si el peso de tu cuerpo es menor que el peso del agua que desplazas, flotas. Como un cuerpo inspirado tiene casi el mismo peso que el agua, en un mar común flotas con la mayor parte del cuerpo sumergida. Cabe mencionar que la famosa historia de Arquímedes descubriendo este principio en una bañera es una anécdota posterior, cuyo primer registro aparece unos 200 años después de su vida, y su veracidad es cuestionada[4].

3. ¿Cuánto más pesada es el agua del Mar Muerto que la del mar común por su sal?

El agua del Mar Muerto contiene una gran cantidad de sal disuelta. Mientras que el agua de mar común contiene unos 35 g de sal por cada kg, el agua del Mar Muerto tiene unos 340 g de sal por cada litro[1][2]. Esto representa una concentración casi diez veces mayor que la del mar común, aunque los valores varían según el lugar y el año de medición. Si miramos la densidad, el agua de mar tiene una densidad de aproximadamente 1,023 a 1,028 g/cm³, mientras que el agua del Mar Muerto mide unos 1,24 g/cm³[2][9]. Esto significa que, para el mismo volumen de 1 litro, el agua de mar pesa unos 1,025 kg y la del Mar Muerto unos 1,24 kg. La diferencia es de aproximadamente un 20%. Si llenas una botella de 1,5 litros, la diferencia de peso entre el agua de mar y la del Mar Muerto sería de unos 300 g. Además, la composición de las sales es diferente, por lo que la densidad no depende solo de la cantidad de sal, pero aquí nos centramos en el hecho de que el agua es más pesada debido a la alta concentración de sal.

4. ¿Qué parte del cuerpo queda fuera del agua? El cálculo con las densidades

La proporción del cuerpo que queda sumergida se puede calcular dividiendo la densidad del cuerpo entre la densidad del agua. Esto se basa en el equilibrio entre el peso del cuerpo y el peso del agua desplazada. Si tomamos un cuerpo inspirado (densidad 0,98) y lo colocamos en agua de mar (densidad 1,025), el cálculo es 0,98 dividido por 1,025, lo que da aproximadamente 0,96. Esto significa que el 96% del cuerpo está bajo el agua y solo el 4% sale a la superficie. En el agua del Mar Muerto (densidad 1,24), el cálculo es 0,98 dividido por 1,24, lo que da aproximadamente 0,79. Aquí, el 79% del cuerpo está sumergido y el 21% sale a la superficie. La parte visible del cuerpo aumenta del 4% al 21%, lo que es aproximadamente cinco veces más. Esta es la razón de la sensación de flotar más alto. Incluso si exhalas (densidad 1,03), en el agua de mar (1,025) tenderías a hundirte, pero en el Mar Muerto (1,24), el cálculo 1,03 dividido por 1,24 da 0,83, por lo que aún flotas con el 17% del cuerpo fuera. Estos son valores teóricos basados en la densidad; la flotación real varía según la forma del cuerpo y la posición de la cabeza y los pulmones. La gran pregunta que queda es: ¿por qué el agua del Mar Muerto es tan pesada?

5. ¿Por qué se acumuló tanta sal en el Mar Muerto, un lago sin salida?

Al Mar Muerto llega agua a través del río Jordán, pero no hay ningún río que salga de él[5]. El agua se pierde principalmente por evaporación, aunque también se usa para extraer minerales. Cuando el agua se evapora, la sal disuelta no se evapora, sino que permanece en el lago[5]. Este proceso, donde entra agua, se evapora y la sal se queda, se ha repetido durante mucho tiempo, concentrando la sal en el agua. La razón de que flotes tan bien está vinculada a esta condición geográfica de ser un lago sin salida. Debido a esta alta concentración de sal, casi no se ven peces y se han confirmado microorganismos muy pequeños, como bacterias[1]. De esta característica proviene el nombre de "Mar Muerto".

6. ¿Cómo está cambiando el nivel del Mar Muerto, donde flotamos?

La superficie del Mar Muerto está unos 430 m por debajo del nivel del mar, siendo el punto más bajo de la tierra firme (en 2019 era de -433 m)[7]. Este nivel cambia cada año y los datos varían según la fuente. En los últimos años, se dice que la superficie ha bajado una media de 1 m al año[6]. El área del lago también se ha reducido, pasando de unos 1000 km² en la década de 1960 a unos 605 km² en 2016[7]. Las razones principales son dos: primero, el agua del río Jordán se usa para riego desde la década de 1960, reduciendo el flujo hacia el lago; segundo, se extraen minerales (como potasio) del agua del lago. Algunos geólogos estiman que la extracción de minerales causa alrededor del 30% de la bajada del nivel[6][5]. En las orillas donde el agua ha retrocedido, desde la década de 1980 se han formado hasta 5.000 agujeros de hundimiento. Se cree que esto ocurre porque el agua dulce penetra en las capas de sal subterráneas y las disuelve[6]. Así, el lago donde puedes leer mientras flotas sigue cambiando su forma.

7. Experimento en casa para investigar más: huevo y agua con sal

Para experimentar en casa, puedes añadir sal poco a poco a un vaso con agua y colocar un huevo crudo dentro. Observa si flota o se hunde, y cómo cambia al añadir más sal. Hazlo siempre con la supervisión de un adulto. Ten en cuenta que esto no es para recrear el agua del Mar Muerto, sino para ver cómo un agua más densa facilita la flotación. Anota la cantidad de sal que añades para poder comparar. Si quieres investigar más, busca en un mapa la ubicación del Mar Muerto, el río Jordán y las zonas donde el nivel ha bajado. Esto te ayudará a imaginar la forma de un lago sin salida.

Fuentes

  1. Wikipedia (Inglés) "Dead Sea". https://en.wikipedia.org/wiki/Dead_Sea ((Sobre la concentración de sal y la ausencia de organismos grandes))
  2. Aquatic Geochemistry 24:121-135 (2018) "Variation of the Chemistry of the Dead Sea Brine as Consequence of the Decreasing Water Level". https://www.literature.wolkersdorfer.info/literature/Variation%20of%20the%20Chemistry%20of%20the%20Dead%20Sea%20Brine%20as%20Consequence%20of%20the%20Decreasing%20Water%20Level.pdf ((Valores medidos de la cantidad de sal y la densidad del agua del Mar Muerto))
  3. Ciudad de Suzuka, material sobre "natación con ropa" (PDF). https://www.city.suzuka.lg.jp/_res/projects/default_project/_page_/001/001/858/tyakuie.pdf ((Sobre la densidad relativa del cuerpo humano según la cantidad de aire en los pulmones))
  4. McGill Office for Science and Society, "Is it true Archimedes formulated his famous principle...". https://www.mcgill.ca/oss/article/history/it-true-archimedes-formulated-his-famous-principle-based-observation-he-made-he-immersed-himself ((Sobre el principio de Arquímedes y la anécdota de la corona))
  5. New World Encyclopedia "Dead Sea". https://newworldencyclopedia.org/entry/Dead_Sea ((Sobre el lago sin salida y la permanencia de la sal por evaporación))
  6. NBC News, "Sinkholes threaten Israel's Dead Sea tourist trade". https://www.nbcnews.com/news/world/sinkholes-threaten-israels-dead-sea-tourist-trade-n392461 ((Sobre el descenso del nivel del agua, la extracción de minerales y los agujeros de hundimiento))
  7. Wikipedia (Japonés) "Mar Muerto". https://ja.wikipedia.org/wiki/死海 ((Sobre la descripción de "lago donde se puede leer", la altura de la superficie y el área))
  8. Diccionario Weblio "SEAWATER". https://www.weblio.jp/content/SEAWATER ((Valores aproximados de la densidad y salinidad del agua de mar))
  9. Repositorio NOAA, material sobre la densidad del agua de mar (PDF). https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/36039/noaa_36039_DS1.pdf ((Valor estándar de densidad del agua de mar 1,025 y rango 1,023-1,028))