1.- La Tierra: Un Planeta Dinámico

Se formó hace 4650 millones de años junto al Sol y los otros cuerpos del Sistema Solar. De un anillo que rodeaba al Sol, también en proceso de formación, parte de la materia que lo constituía se aglutinó para formar la Tierra (choques planetesimales). Durante este proceso, el planeta tenía un aspecto muy diferente: predominaban las altas temperaturas, las rocas salían como lava volcánica por todas partes, no había océanos y una atmósfera inestable formada por gases que salían de los volcanes se perdía en el espacio. Se considera que la temperatura pudo llegar a los 2000ºC, suficiente para fundir el hierro, que al pesar más que los silicatos, por diferenciación gravitatoria, formó el núcleo del planeta. Este proceso terminó dando como resultado una disposición en capas concéntricas con diferentes propiedades físicas y composición química.

*Diferenciación gravitatoria: proceso por el que los materiales más densos se concentran en el centro y los menos densos en la superficie. Como resultado, la Tierra queda dividida en capas concéntricas, lo que hace que las propiedades físicas cambien. La diferenciación gravitatoria desprendió una gran cantidad de calor dando paso al “GRAN ACONTECIMIENTO TÉRMICO”.

Este provocó una desgasificación masiva, en la cual los gases volátiles más ligeros (H y He) escaparon hacia el espacio exterior, mientras que otros gases más pesados se quedaron retenidos en la Tierra dando origen a la litosfera primitiva.

El enfriamiento de la atmósfera por debajo de los 100ºC provocó la condensación de vapor de agua que originó la hidrosfera (aguas continentales y marinas). Se estima que el 50% de la hidrosfera proviene de choques de cometas, mayoritariamente formados por hielo.

La Tierra se divide en 5 partes:

Núcleo: Se divide en núcleo inferior, cuyo radio es de unos 1275 km, es sólido, y el núcleo exterior de unos 2225 km de grosor, probablemente fluido.

Las dos capas del núcleo están compuestas por hierro con un pequeño porcentaje de níquel y otros elementos. Las temperaturas del núcleo inferior pueden llegar a los 6650ºC.

Manto: Se extiende desde la base de la corteza hasta una profundidad de unos 2900 km. Excepto en la zona conocida como astenosfera, es sólido y su densidad, que crece con la profundidad, está entre 3300 y 6000 kg/m³.

Litosfera: Formada por la corteza terrestre y una parte del manto superior, se extiende hasta los 100 km de profundidad. Las rocas de la litosfera están compuestas por 11 elementos químicos, que forman el 99.5% de su masa.

Hidrosfera: Comprende todas las superficies acuáticas del mundo, como mares y océanos, lagos, ríos y aguas subterráneas. La profundidad mediana de los océanos es de 3794 m, más de 5 veces la altura mediana de los continentes.

Atmósfera: Es la cubierta gaseosa que rodea el cuerpo sólido del planeta. Tiene un grosor de más de 1000 km, la mitad de su masa se concentra en los 5.6 km más bajos.

Atmósfera: Cuando el aire absorbe calor de la superficie terrestre, se expande. Al hacerlo, pierde densidad y se eleva, y entonces su lugar lo ocupan otras masas de aire que tienen una temperatura menor. Así es el viento, desde una brisa hasta un huracán.

• Circulación general del viento: Debido a que la radiación solar calienta de forma distinta la superficie de la Tierra, las zonas ecuatoriales son más cálidas que las zonas polares. Esto permite pensar que el aire caliente ecuatorial, menos denso, se eleva, y que el aire frío polar, más denso, desciende y se desplaza al ecuador para sustituir al aire cálido. Es decir, se formaría una circulación superficial de aire frío desde los polos al ecuador que, al calentarse, ascendería circulando hacia los polos, donde al enfriarse, volvería a iniciar el ciclo.

• Importancia del efecto invernadero: Se mantiene el calor del planeta gracias a este efecto, tenemos 15ºC de media. Si no se llevara a cabo, estaríamos a -20ºC de media. Al producir mucho CO₂, aumenta el efecto invernadero, cambian las temperaturas y muchas especies se extinguen, los polos se derriten y el nivel del agua sube, y muchas especies de la costa mueren.

Hidrosfera: Corrientes marinas: son desplazamientos permanentes de masas de agua, como si fueran ríos que circulan en los océanos con dirección fija y constante.

• Se deben a la acción del viento, a la diferencia de temperatura y salinidad, y a la rotación de la Tierra. También influye la topografía oceánica y la distribución de continentes.

• Se pueden distinguir dos tipos de corrientes:

– Corrientes superficiales: Son producidas por el viento e influidas por la distribución de los continentes y la rotación terrestre. Los vientos Alisios que soplan hacia el oeste desplazan estas corrientes en ese sentido, permitiendo que asciendan aguas frías, profundas con gran cantidad de nutrientes. Estas zonas constituyen los Afloramientos. Son zonas muy ricas en pesca; las más importantes se encuentran en las costas de Perú y California, en América, y en las costas del Sahara, Kalahari y Namibia, en África.

– Corrientes profundas: Son producidas por diferencias de densidad generadas por diferencias de temperaturas o de salinidad. Por eso a estas corrientes se las conoce como termohalinas. Están afectadas por la topografía del fondo oceánico y por el giro de La Tierra. En el Atlántico norte se genera una corriente de agua fría y muy salina, la corriente ártica. Ésta se hunde profundamente moviéndose hacia el sur. Pasado el ecuador, la corriente asciende al ser empujada por otra corriente aún más fría, la corriente antártica. Ésta corriente fluye hacia el norte por el océano Atlántico, Índico y Pacífico.

El movimiento de estas corrientes es muy lento, pudiendo tener una dirección opuesta a las corrientes superficiales. Al ascender las corrientes profundas se producen los afloramientos.

Esta inmensa corriente oceánica es responsable en gran medida de la distribución del clima actual de nuestro planeta, definiendo las características climáticas en muchas regiones. En su avance, las masas de agua transportan energía en forma de calor y materia como sales, sólidos y gases disueltos.

Teniendo en cuenta que es bien conocido que el oxígeno es más soluble en el agua fría, es fácil comprender que el hundimiento en el Atlántico Norte transporta además grandes cantidades del oxígeno disuelto en la superficie hasta las profundidades del mar, lo cual resulta vital para el sostenimiento de la vida con respiración aerobia en los abismos oceánicos.

Litosfera: Las rocas que forman la corteza están en constante movimiento originando el Ciclo litológico o de las rocas. En este ciclo destacan procesos como:

–METEORIZACIÓN: Proceso por el cual las rocas de la superficie expuestas a los agentes externos (lluvia, viento, hielo, seres vivos…) padecen transformaciones en su ubicación original, y se convierten en materiales más débiles. Esta transformación puede estar provocada por cambios en la composición o por cambios en el grado de fragmentación.

–EROSIÓN: Proceso por el cual los sedimentos (fragmentos de las rocas meteorizadas) son transportados.

–SEDIMENTACIÓN: Proceso que consiste en el depósito de los materiales transportados (sedimentos, roca sedimentaria).

–DIAGÉNESIS: Conjunto de procesos mediante los cuales el sedimento se convierte en una roca compacta.

Manto: La energía térmica de la Tierra genera corrientes de convección en el manto que constituyen la causa del movimiento de las placas.

-Las corrientes de convección son patrones circulatorios que se presentan en un fluido que al calentarse pierde densidad y sube hacia la superficie. Al llegar arriba se enfría, gana densidad y desciende, y una vez llega abajo se vuelve a calentar. En la Tierra, eso sucede en una escala de tiempo de miles de millones de años.

-Núcleo: ORIGEN DEL CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE: El núcleo externo es fluido. Esta cantidad de metal en fusión es movida (por convección, pero también en respuesta a los diversos movimientos de rotación). Estos movimientos pueden engendrar corrientes eléctricas que dan lugar a un campo magnético. El núcleo líquido es entonces el origen del campo magnético terrestre.

2.- El Interior de la Tierra

La gran cantidad de metales presentes en el núcleo de nuestro planeta hace que en su movimiento de rotación se origine un intenso campo magnético. El campo magnético terrestre no siempre ha tenido la misma dirección.

Las ondas sísmicas se originan en los terremotos, atraviesan el interior del planeta y, como pasa con el sonido, modifican la dirección y velocidad cuando cambia el medio por el cual se propagan. Además, un tipo de ondas, llamadas ondas S, no se propagan en fluidos. Después de recoger datos de velocidades de ondas sísmicas se ha podido obtener una gráfica, donde se observa que las ondas S se dejan de transmitir a 2900 km, lo cual indica que se han encontrado una capa fluida a la cual llamamos núcleo externo. Cada cambio brusco en la velocidad de las ondas indica una variación en la estructura terrestre y nos informa sobre las propiedades físicas de los materiales profundos.

LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA: Cuando a comienzos del s.XX se descubrió la radiactividad, la tendencia fue la de considerar todo el calor interno como un producto de la desintegración de isótopos inestables, sobre todo de uranio y torio. Estos emiten partículas que chocan con los átomos de minerales y se calientan.

No obstante, los geoquímicos han deducido que estos elementos estaban concentrados en la corteza. Pero el núcleo, donde no había muchos elementos radiactivos, está muy caliente. Ahora bien, si el calor no es de origen radiactivo, ¿de dónde procede? ¿Recuerdas los planetesimales que chocaban para formar los planetas? Los objetos que chocan se calientan, así que los planetesimales, a causa de los violentos choques, al final se fundieron y, probablemente, buena parte del calor profundo del núcleo procede de este proceso.

3. Los Continentes en Movimiento

La deriva continental: Se llama así al fenómeno por el cual las placas que sustentan los continentes se desplazan a lo largo de millones de años de la historia geológica de la Tierra. Este movimiento se debe a que continuamente sale material del manto por debajo de la corteza oceánica y se crea una fuerza que empuja las zonas ocupadas por los continentes (las placas continentales) y, en consecuencia, les hace cambiar de posición.

PRUEBAS: Pruebas geográficas: Wegener sospechó que los continentes podrían haber estado unidos en tiempos pasados al observar una gran coincidencia entre la forma de las costas de los continentes, especialmente entre Sudamérica y África.

Si en el pasado estos continentes hubieran estado unidos formando solo uno (Pangea), es lógico que los fragmentos encajen. La coincidencia es aún mayor si se tienen en cuenta no las costas actuales, sino los límites de las plataformas continentales.

Pruebas geológicas: Se basaban en los descubrimientos a partir de esta ciencia. Cuando Wegener reunió todos los continentes en Pangea, descubrió que existían cordilleras con la misma edad y misma clase de rocas en distintos continentes que, según él, habían estado unidas. Estos accidentes se prolongaban a una edad que se pudo saber calculando la antigüedad de los orógenos.

Pruebas paleoclimáticas: Utilizó ciertas rocas sedimentarias como indicadores de los climas en los que se originan, dibujó un mapa de estos climas antiguos y concluyó que su distribución resultaría inexplicable si los continentes hubieran permanecido en sus posiciones actuales.

Pruebas paleontológicas: Wegener también descubrió otro indicio sorprendente. En distintos continentes alejados mediante océanos, encontró fósiles de las mismas especies, es decir, habitaron ambos lugares durante el periodo de su existencia. Y lo que es más, entre estos organismos se encontraban algunos terrestres, como reptiles o plantas, incapaces de haber atravesado océanos por lo que dedujo que durante el periodo de vida de estas especies Pangea había existido.

La expansión del fondo oceánico: En los fondos oceánicos las placas se alejan y queda entre ellas un hueco que se llena con material proveniente del manto, roca fundida (magma) de la astenósfera, que puede fluir por encontrarse muy caliente. En cuanto llega a la superficie sufre cambios físicos y químicos al perder gases y entrar en contacto con el agua del fondo del mar. Al descender su temperatura se convierte en nueva corteza oceánica.

Al continuar separándose las placas, esta nueva corteza oceánica es arrastrada hacia los lados de la cresta y deja lugar para que ascienda más material del manto. El material que asciende está muy caliente, y transmite parte de este calor al material que tiene cerca, el cual empuja el material que tiene encima, dando lugar a las grandes elevaciones sobre el nivel medio del fondo marino que presentan las cordilleras oceánicas.

Las placas siguen separándose y el nuevo fondo, cada vez más frío, pasa el punto más alto y comienza un descenso muy rápido, se rompe y se crean nuevas fallas normales, pero ahora el movimiento relativo de las paredes es en sentido contrario al que ocurre del mismo lado dentro del valle.

Conforme se aleja del centro de expansión, la nueva corteza oceánica se va enfriando, lo cual la vuelve más densa y, por tanto, más pesada. Al pesar más, hace más presión sobre el material de la astenósfera y lo hace descender. El resultado de esto es que el fondo oceánico se encuentra apoyado sobre una superficie inclinada, y la fuerza de gravedad hace que resbale sobre esta superficie alejándose del centro de expansión y por tanto de la placa que se encuentra del otro lado.

Las pruebas de la expansión del fondo oceánico son:

-La edad de las rocas del fondo marino: la edad aumenta desde el centro de la dorsal hacia las zonas más alejadas, desde 0 a 180 millones de años.

-La grosor de los sedimentos: disminuye desde los bordes continentales a la dorsal, en relación directa con la edad.

-La existencia de bandas magnéticas a un lado y al otro de las dorsales: el cambio de sentido del campo magnético, a lo largo de la vida de la Tierra, queda grabado en las rocas que surgen de las dorsales, produciendo bandas simétricas a un lado y a otro de esta.

Orógeno: Cordillera que consta de una cobertera de rocas sedimentarias y un basamento de rocas metamórficas. Puede haberse formado en el borde de un continente, orógeno ortotectónico o térmico, o por colisión de dos continentes, orógeno paratectónico o mecánico.

Subducción: Se denomina subducción al proceso mediante el cual parte de la corteza oceánica, individualizada en una placa litosférica, se sumerge bajo otra placa de carácter continental.

Penacho térmico: Material fundido que asciende desde el interior de la Tierra hasta la superficie.

Corrientes de convección

Las corrientes de convección son movimientos que describen los fluidos. Cuando éstos se calientan, se dilatan y ascienden. Al llegar esos materiales a la corteza terrestre se enfrían debido a que esta capa tiene una baja temperatura. Al enfriarse los materiales, se contraen y descienden hasta alcanzar el núcleo de La Tierra, donde el proceso volverá a comenzar.

CICLO DE WILSON: La distribución de las placas y, por tanto, de los continentes, ha cambiado a lo largo del tiempo, ya que pueden fragmentarse y unirse unos con otros. El Ciclo de Wilson, propuesto por Tuzo Wilson, nos explica de forma ordenada el proceso de apertura y cierre de los océanos, y la fragmentación y posterior unión de los continentes, que provoca la formación de cordilleras, y resume todo lo que sucede en los bordes constructivos y destructivos sobre la litosfera.

En el ciclo se pueden distinguir las siguientes fases:

1.-El continente se fragmenta por acción de puntos calientes que abomban y adelgazan la corteza hasta romperla, originándose un rift continental (como el Rift africano).

2.-En la línea de fragmentación se empieza a formar litosfera oceánica (borde constructivo) que separa los fragmentos continentales. Si continúa la separación, el rift es invadido por el mar y se va transformando en una dorsal oceánica. Los continentes quedan separados por una pequeña cuenca oceánica (como el actual mar Rojo).

3.-El proceso continúa y los continentes se separan progresivamente. Entre ellos aparece una cuenca oceánica ancha, con una dorsal bien desarrollada (como el Océano Atlántico actual).

4.-Cuando la cuenca oceánica alcanza cierto tamaño y es suficientemente antigua, los bordes de contacto con los fragmentos continentales se vuelven fríos y densos y comienzan a hundirse debajo de los continentes y se genera un borde de destrucción.

En esta zona se origina una cadena montañosa que va bordeando al continente (orógeno tipo andino, como la cordillera de los Andes). La corteza oceánica se desplaza desde el borde constructivo al de destrucción como una cinta transportadora, por lo que la cuenca oceánica deja de crecer (como el Océano Pacífico).

5.-Dada la forma esférica de la Tierra, otros bordes constructivos pueden empujar a los fragmentos continentales en sentido contrario, con lo que la cuenca oceánica se va estrechando (como en el Mar Mediterráneo).

6.-Finalmente, al desaparecer la cuenca oceánica, las dos masas continentales chocan (obducción) y se origina un continente único (supercontinente), y sobre la sutura que cierra el océano se forma una cordillera (orógeno tipo himalayo, como la cordillera del Himalaya).

El desplazamiento de las placas se realiza sobre una superficie esférica, por lo que los continentes terminan por chocar y soldarse, formándose una gran masa continental, un supercontinente (Pangea como lo llamó Wegener). Esto ha ocurrido varias veces a lo largo de la historia de la Tierra. El supercontinente impide la liberación del calor interno, por lo que se fractura y comienza un nuevo ciclo.

Así pues, las masas continentales permanecen y unen y fragmentan en cada ciclo, mientras que las cuencas oceánicas se crean y destruyen.