Fundamentos de la Ciencia Geológica
La Ciencia y su Método
La ciencia es el conocimiento que produce leyes generales a partir de la observación y la realización de experimentos que pueden reproducirse con total exactitud en cualquier momento y lugar, y que pueden utilizarse para predecir acontecimientos. Estas leyes generales no son producto de usos culturales o ideologías, sino resultado de la experimentación.
Grandes figuras que impulsaron el pensamiento científico incluyen:
- Ptolomeo
- Nicolás Copérnico: Propuso que el Sol era el astro sobre el que giraba el resto de los planetas del sistema solar (sistema heliocéntrico).
- Galileo Galilei: Observó que las lunas de Júpiter daban vueltas alrededor de ese planeta, concluyó que no todo gira alrededor de la Tierra, lo que impulsó la teoría heliocéntrica. Se le atribuye la creación del método científico.
- Isaac Newton: A partir de los datos de Galileo, estableció la ley de la gravitación universal, explicando que los planetas se mueven alrededor del Sol debido a la fuerza por la cual todos los cuerpos del universo se atraen entre sí.
- Albert Einstein: Propuso su teoría de la relatividad general.
La Divulgación Científica
El conocimiento científico debe ser público y su resultado reproducible. Al principio, había reuniones de entusiastas de la ciencia que realizaban experimentos y comentaban los resultados. Una de las sociedades más antiguas e importantes es la Royal Society (Londres, 1660).
Las reuniones científicas fueron creciendo, por lo que se fundaron revistas en las que se publicaban experimentos, como Nature y Science (esta última, de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia). Para que un artículo sea publicado, debe ser evaluado por pares ciegos, también conocida como evaluación ciega. Existe una obligación ética de divulgar la ciencia a toda la sociedad.
Evolución de las Teorías Geológicas
Primeras Concepciones y el Catastrofismo
En los siglos XVII y XVIII, se impulsó la teoría del catastrofismo, que proponía que los paisajes de la Tierra fueron formados por sucesos súbitos y catastróficos.
Por ejemplo, Aristóteles pensaba que los terremotos se formaban cuando el elemento aire entraba en contacto con fuegos centrales del elemento tierra y escapaba de manera explosiva.
El Uniformismo de James Hutton
A mediados del siglo XVIII, James Hutton inició la geología moderna con su principio del uniformismo. Este establecía que los procesos físicos, químicos y biológicos que actúan hoy también lo hicieron en el pasado. Presupone que el presente es la clave del pasado.
La Teoría de la Contracción
En el siglo XIX, fue popular la teoría de la contracción, que afirmaba que la Tierra, desde su formación, ha ido enfriándose y contrayéndose, lo que resultó en la aparición de grietas y pliegues.
La Deriva Continental de Alfred Wegener
En el siglo XX, el meteorólogo alemán Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental, que sostenía que todos los continentes habían estado unidos en una única masa terrestre, a la que llamó Pangea.
Pruebas de la Deriva Continental
- Encaje de los continentes: La forma de los continentes sugiere que encajaron en el pasado.
- Pruebas paleontológicas: La presencia de los mismos restos fósiles en continentes actualmente separados.
- Pruebas litológicas: La similitud de rocas y estructuras geológicas en regiones de continentes distantes.
- Pruebas paleoclimáticas: La localización de restos de depósitos glaciares en entornos de clima tropical/subtropical, y depósitos de carbón en regiones templadas, indicando cambios en la posición de los continentes.
Expansión del Fondo Oceánico
Arthur Holmes comprendió que el calor generado por los procesos radiactivos (que ocurren en el interior de la Tierra) podían producir corrientes convectivas bastante fuertes para desplazar continentes enteros.
Tectónica de Placas: Un Modelo Explicativo
Placas Litosféricas y sus Consecuencias
En 1964, se consolidó el concepto de placas litosféricas. Aunque la tectónica de placas no establece principios, sino que otorga un mecanismo explicativo a los movimientos superficiales, tiene cuatro grandes consecuencias:
- La Tierra está dividida en placas que encajan entre sí como piezas de un puzle.
- Las placas se mueven arrastrando a los continentes consigo.
- La corteza se crea en las dorsales y se destruye en las fosas.
- La mayoría de los fenómenos geológicos ocurre en los límites de las placas.
Tipos de Límites de Placa
Límites Transformantes
Los límites transformantes (como la Falla de San Andrés en EE. UU.) se caracterizan por el deslizamiento lateral entre placas que se mueven en la misma dirección pero en sentidos opuestos. Son abundantes en dorsales oceánicas y también en zonas emergidas como la Falla de San Andrés.
Límites Divergentes
Los límites divergentes (como la Dorsal Mesoatlántica) se forman a través de un proceso que incluye:
- Corrientes ascendentes de material caliente abultan y rompen la corteza. El material empuja la corteza antigua hacia los lados de la grieta y origina la divergencia.
- La divergencia genera un valle de rift, y el valle se ensancha hasta romper la antigua corteza continental y formar nueva corteza.
- Con el tiempo, el agua inunda el valle, creándose un estrecho mar.
- El estrecho mar se ensancha hasta convertirse en un vasto océano.
Formación del Sistema Solar
La Hipótesis Nebular
La teoría más aceptada actualmente que explica la formación del sistema solar es la hipótesis nebular. Esta propone que la nebulosa solar, una gigantesca nube de gas y polvo formada mayoritariamente por hidrógeno y helio, comenzó a contraerse lentamente por efecto de las interacciones gravitatorias entre sus partículas. Al acelerar su contracción, fue aumentando la velocidad de rotación (del mismo modo en que lo hace un patinador cuando repliega los brazos sobre sí mismo) a la par que aumentaba la temperatura. La mayor parte del material de la nebulosa se concentró en su centro, denominado protosol, que en este momento representaba ya el 99,85% de la masa del sistema solar. La formación del Sol marcó el fin de la contracción y el principio del enfriamiento, permitiendo que los materiales pesados comenzaran a agruparse y a formar masas metálicas y rocosas que orbitaban alrededor de dicho Sol. Posteriores colisiones provocarían la unión de estas masas en cuerpos más grandes, denominados protoplanetas, que en unos pocos millones de años crecieron hasta formar los planetas interiores: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, que son los planetas rocosos.
Sismología: Ondas Sísmicas y el Interior Terrestre
Tipos de Ondas Sísmicas
Las ondas sísmicas son energía elástica que se irradia en todas direcciones desde el foco de seísmo. Un grupo de ondas, las que viajan a través del interior terrestre, se denominan ondas de cuerpo, e incluyen las ondas P y las ondas S.
Otro grupo de ondas viaja sobre la superficie de la Tierra, y se denominan ondas superficiales. Son las responsables de la mayor parte de los daños en las construcciones y de la pérdida de vidas humanas.
Propiedades de las Ondas P y S
- Las ondas P viajan más deprisa que las ondas S.
- Las ondas P se transmiten a través de líquidos, pero no así las ondas S.
La Tierra Primitiva: Diferenciación Gravitatoria
El fenómeno de separación por densidad se conoce como diferenciación gravitatoria y explica las divisiones básicas del interior terrestre. La primera corteza se formó hace 4.400 millones de años.