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Geología

De dónde viene la arena de las playas

Elementos químicos radioactivos recuentan la historia de la formación del litoral sudeste de Brasil

Quien ve una montaña de arena frente a un edificio en construcción, no imagina que ésta esconde secretos de una época en que las playas comenzaban a ser formadas por sedimentos arrastrados al calor de las fluctuaciones del nivel del mar. Es la composición de la arena que cuenta la trama y el tiempo de esa historia, como viene descubriendo el físico Roberto Meigikos dos Anjos, de la Universidad Federal Fluminense (UFF). Paulistano graduado en todos los estadios de graduación en la Universidad de São Paulo (USP), Meigikos cambio los laboratorios de la capital paulista por la playa fluminense. En Niteroi, su trabajo comenzó con la medición de la radioactividad natural de la arena de las playas y la evaluación del riesgo de usar esa arena en la construcción civil. Más recientemente, junto a su equipo empezó a escribir una especie de historia de la formación de la costa brasileña.

Algunas partes de la costa norte de Río presentan una concentración de elementos químicos radioactivos que pueden exponer a la población a una dosis de radiación natural de tres a cinco veces superior a la media mundial, efecto que los investigadores acostumbran llamar anomalía. El contacto ocasional con esa radiación no llega a ser perjudicial para quien frecuenta la playa, pero si esa arena fuera usada en gran cantidad en la construcción de una casa, por ejemplo, puede traer problemas de salud para sus habitantes. Es que las personas se quedan expuestas permanentemente a la radiación emitida por los elementos enclaustrados en las paredes. Intrigado con el nivel de radiación detectado en la arena de playas como Guaxindiba, en el municipio de São Francisco de Itabapoana, Meigikos decidió analizar otros puntos del litoral. En diversas excursiones, muchas veces usando su propio carro, él y sus alumnos recogieron muestras de arena de 50 playas de un tramo de la costa que va del norte de Espíritu Santo al sur de São Paulo. El objetivo entonces ya no era más las anomalías propiamente dichas, sino descubrir los orígenes de aquellos sedimentos y los mecanismos que los transportaron hasta allí.

Estudiando las correlaciones entre los elementos químicos radioactivos torio, uranio y potasio, los investigadores consiguen trazar las propiedades mineralógicas de la arena de la playa, estimar el tipo de formación rocosa que la originó y decir si esos sedimentos llegaron allí por acción de los vientos, de los ríos o arrastrados por las aguas del océano. También permite evaluar si los sedimentos que hoy se depositan en la orla marítima permanecieron mucho tiempo en ambientes terrestres o quedaron sumergidos en aguas profundas o rasas. Es una información relevante, toda vez que, en el caso brasileño, las flotaciones del nivel del mar fueron importantes para moldear las planicies costeras. Aquí las playas comenzaron a formarse en los últimos 18 mil años – durante el período geológico Cuaternario – y aún hoy continúan en transformación. Durante ese período hubo una drástica variación en el nivel del mar, que en un momento expuso grandes áreas de la plataforma continental, y en otros las dejó sumergidas. “Ese sube y baja hizo al océano funcionar como un filtro, reprocesando los sedimentos que originan la arena de las playas”, cuenta Meigikos.

De modo general, la arena contiene minerales leves, que se diseminan en las aguas más superficiales, y pesados, que se concentran en el fondo del océano. Las ondas y las corrientes marítimas, sin embargo, se encargaron de reunir en algunas de nuestras playas los minerales más pesados – y también más interesantes económicamente –, como ilmenita y rutilo, usados para la producción de pigmentos; el circonio, que abastece la industria siderúrgica; y la monazita, empleada en la confección de catalizadores. Esos minerales más pesados contienen altas concentraciones de torio y uranio, al paso que los más leves, como el cuarzo y el feldespato, presentan alto nivel de potasio.

En la playa, todos esos minerales están mezclados. El color de la arena acostumbra a ayudar a identificarlos – las más oscuras, en un tono entre el rojo y el negro, señalizan mayor presencia de elementos pesados, mientras la arena clarita representa elementos más leves. Sólo que decir lo que vino de donde no es tan simple así. Es ahí que la técnica de radiometría de Meigikos entra en acción porque la identificación de los elementos radioactivos ayuda a determinar el tipo de roca que originó esos sedimentos.

Después de analizar la arena de 50 playas, el grupo de la UFF calculó la razón entre las concentraciones de los elementos torio y uranio y entre torio y potasio de las muestras. La primera proporción ayuda a estimar los principales medios de transporte y el tiempo que los sedimentos pasaron debajo del agua. Eso porque una parte del uranio sufre oxidación y asume una forma más soluble en contacto con el aire – por lo tanto, el sedimento que se queda mucho tiempo expuesto a la atmósfera presenta menor concentración de uranio –, al paso que el torio es bastante estable.

Como consecuencia del comportamiento distinto de esos elementos, si la división de torio por uranio resulta en un número alto, es señal de que el uranio pasó mucho tiempo fuera del agua y sufrió un intenso proceso de oxidación. Meigikos evalúa esa relación por medio de una escala que va de 0 a 7. Cuando el resultado es mayor que 7, significa que el sedimento pasó mucho tiempo fuera del agua, o sea, el uranio se oxidó bastante. Entre 2 y 7, pasó mucho tiempo en ambientes de aguas rasas, como ríos o lagunas. Resultado menor que 2 indica que el sedimento pasó la mayor parte del tiempo en aguas profundas, donde el nivel de oxigenación es menor.

La relación entre el torio y el potasio, a su vez, permite contar otra parte de la historia. Casi todos los sedimentos que forman la arena de la playa provienen de la descomposición y de la erosión de las rocas a lo largo de cientos de miles de años. El enigma, sin embargo, es saber como ellos llegaron a la playa. Pueden haber sido cargados por vientos y depositados directamente en la playa o llevados por ríos hasta el mar, donde pasaron un tiempo siendo arrastrados de un lado para otro hasta que se  fijaron en la playa. Los investigadores percibieron que, si la arena contiene gran cantidad de potasio, ese sedimento probablemente vino directo de la roca para la orla. Ya si la cantidad de potasio es baja, pasó por varias otras etapas que llevaron a la   descomposición de ese elemento químico.

Playas con una faja de arena más estrecha, como las de la región entre Caraguatatuba, en el litoral norte de São Paulo, y Angra dos Reis, en el sur de Río de Janeiro, poseen un nivel de potasio comparable al de rocas graníticas. Para Meigikos, es una señal de que la arena de esa región se originó principalmente en la sierra del Mar – cadena de rocas graníticas muy antiguas, formadas hace más de 500 millones de años – y fue cargada para la costa por el viento. Pero hay  excepciones. En Caraguatatuba y Ubatuba la arena fue arrastrada por los ríos y pasó mucho tiempo sumergida en aguas profundas antes de que se depositara en las playas.

En áreas con una faja de arena más ancha, comunes al norte de Río y en Espíritu Santo, el nivel de potasio es considerablemente más bajo. La explicación es que la arena de allí vino de vastos depósitos de sedimentos que se acumularon entre 65 millones y 2 millones de años atrás a algunos kilómetros del litoral. Ríos como el Paraíba del Sur y el Dulce transportan esos sedimentos hasta el océano, donde permanecen largos períodos antes de que lleguen a las playas.

Más que aclarar puntos de la historia geológica, la comprensión de como se formaron las playas puede resolver dudas sobre como se dio su ocupación del litoral por los primeros brasileños. Comprender la variación de los niveles del mar puede ayudar a entender las condiciones que propiciaron o dificultaron la instalación humana del litoral mucho antes de la llegada de los europeos.

Los principales registros arqueológicos de la presencia de gente en la región son los sambaquíes, montes de hasta 30 metros de altura formados por conchas y arena o tierra, construidos a lo largo de la costa por los primeros pueblos nómadas que habitaron el local. Las dataciones hechas en los sambaquíes indican que la región habría sido ocupada hace como máximo unos 6 mil años la fecha más aceptada por arqueólogos y antropólogos. Pero estudios recientes sugieren que los sambaquíes pueden tener hasta 8 mil años.

Los críticos de esos trabajos alegan que ese valor es improbable porque en teoría los primeros humanos que habitaron la costa no habrían llegado tanto tiempo atrás. Además de eso, alegan que el local donde el sambaquí supuestamente más viejo fue encontrado, en la playa de Camboinhas, en Niteroi, estaría completamente debajo del agua hace 8 mil años. Algunas dataciones señalan que la restinga sobre la cual está ese monte de conchas tiene solamente 5 mil años. Otras dataciones hechas en turbas encontradas en el fondo de la laguna señalan que había agua dulce por allí mucho tiempo antes, lo que tornaría posible la presencia de humanos. El uso de la técnica de radiometría de Meigikos puede resolver ese impasse.

En alianza con la arqueóloga Tania Andrade Lima, del Museo Nacional de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), que identificó el sambaquí de Algodón, en Angra dos Reis, el físico espera responder si Camboinhas estaba de hecho debajo del agua. “Vamos a usar la correlación entre el torio y el uranio. Si el resultado fuera entre 2 y 7 o superior a 7,  es posible que hubiese gente viviendo allí en el período”, explica. En el caso de que el sedimento estuviese en aguas profundas, es imposible que el local haya sido ocupado por seres humanos. Eso porque se cree que esos grupos eran formados por personas que no salían para cazar y dependían básicamente de peces y frutos del mar. Por esa razón es probable que prefiriesen establecerse próximo a regiones de aguas rasas, que facilitaban la colecta del alimento. “Aparentemente esos dos locales identificados como los más antiguos eran excepcionalmente favorables a la  ocupación humana”, cuenta Tania.

Meigikos espera no sólo auxiliar a Tania a resolver ese impasse de Camboinhas, como también explicar, en alianza con la arqueologa Ángela Buarque, de la UFRJ, por que algunas regiones de la costa fluminense no presentan ningún sambaqui. “La región de los Lagos es una de las más ricas en esos montes de conchas, comunes en Búzios, Cabo Frio, Arraial do Cabo y Saquarema. Pero no existe ningún sambaqui en Araruama”, dice Meigikos. “Los estudiosos siempre se preguntaron ¿por qué?. Mi corazonada es que esa región, por alguna condición específica de la naturaleza, se quedó muy arriba o abajo del nivel del mar, lo que pretendemos responder a partir del análisis de la proporción de torio y uranio de las arenas de allá.”

En última instancia ese estudio puede fortalecer la idea de que los humanos llegaron a las Américas mucho antes de lo que se imagina. El descubrimiento del fósil Luzia, en Minas Gerais, por el grupo del antropólogo de la USP Walter Neves ya tiró la ocupación del interior de Brasil para 11.500 años atrás, casi 3 mil años antes de lo que se pensaba. Si los datos de Camboinhas y Algodón se confirmasen, es probable que el litoral ya estuviese habitado hace más de 6 mil años.

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