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LA TIERRACIENCIAS NATURALES

Introducción. El planeta de la vida | ¿Qué tiene en común la Tierra con otros planetas? | Las particularidades dela Tierra | La tectónica de placas | Los arcos volcánicos | Las rocas que conforman la Tierra | Tectónica y vida | La vida"compleja" y la rareza de la Tierra | Tectónica y temperatura

Autores: Dr. Andrés Folguera (UBA y CONICET), Dra. Marcela Cichowols (UBA y CONICET), Dr. Víctor A. Ramos (UBA y CONICET) y Dra. BeatrizAguirre Urreta (UBA y CONICET) | Coordinación Autoral: Dr. Alberto Kornblihtt (UBA y CONICET)

EXPLORALAS CIENCIAS EN EL MUNDO CONTEMPORÁNEO

PROGRAMA

DE CAPACITACIÓN

MULTIMEDIAL

tierra.qxd 22/03/2007 10:43 a.m. PÆgina 1

2 EXPLORA CIENCIAS NATURALES

A principios de la década de 1970,las teorías más audaces acerca

de la presencia de vida tal cual la cono-cemos en la Tierra y en el universo,influidas por una teoría filosófica nogeocéntrica, proponían el siguienterazonamiento: dado que la vida esfunción de la presencia de agua enestado líquido y de la temperaturasuperficial del planeta, su desarrollosólo es factible en planetas que man-tengan una distancia a la estrella delsistema planetario similar a la que me-dia entre la Tierra y el Sol. De esta ma-nera, un razonamiento asociado conesa probabilidad sugería que la vidaen el universo debía ser un elementocomún. Veinte años después, a princi-pios de la década de 1990, surgieron

nuevas teorías que propusieron que lavida en la Tierra depende de una seriede factores más complejos que lospensados previamente. Esos factoresparecerían ser exclusivos de la Tierra yse relacionan parcialmente con su par-ticular dinámica interna, al menos res-pecto de los otros planetas del Sis-tema Solar. La Tierra, entonces, pareceser progresivamente menos común amedida que se la conoce con másprofundidad. No es casualidad que lateoría de la tectónica de placas, unverdadero cambio de paradigma en lasciencias de la Tierra, tenga poco másde treinta años de vida. Esta teoríapropone que una serie de placas sóli-das que cubren la Tierra poseenmovimiento independiente unas de

otras. De esta manera, se ha refor-mulado el conocimiento de la Tierracomo entidad dinámica y se ha rela-cionado toda una serie de elementosy procesos que previamente eran es-tudiados por separado, en particularel ciclo del dióxido de carbono y surelación con la erosión de las monta-ñas y el hundimiento del fondo oceá-nico bajo las masas continentales(subducción), vital para el manteni-miento de una temperatura que posi-bilita la vida en el planeta. Con el sur-gimiento y consolidación de la teoríade la tectónica de placas, la Tierraresulta mucho más particular, por loque la presencia de vida compleja enella parece ser, paradójicamente, casiuna rareza en el universo.

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INTRODUCCIÓN. EL PLANETA DE LA VIDA


3LA TIERRA

fos. Al determinar las velocidades depropagación de las ondas en las dis-tintas profundidades de la Tierra, setiene una idea de las densidades de losmateriales atravesados. Cuanto másdenso y rígido es el medio en el queuna onda sísmica se transmite, mayores la velocidad con que lo hace. Laestructura de muchos planetas, entreellos la Tierra, corresponde a una seriede capas concéntricas progresiva-mente más densas, desde la superficiehacia el centro. Se detectan variacionesde densidad abruptas, lo que permitediferenciar seis capas concéntricas. Lamás superficial corresponde a la at-mósfera, única capa gaseosa del pla-neta. Después se ubica la hidrósfera,correspondiente a los medios líquidossuperficiales. Luego se ubican la corte-za y el manto litosférico (ambas capasforman la litósfera). Existen dos tiposde cortezas: la continental y la oceáni-ca; esta es levemente más densa quela anterior y se produce en las dorsa-les centro-oceánicas a medida que lasplacas se separan.

Los espesores de la corteza son alta-mente variables: la corteza oceánicaposee un espesor relativamente cons-

tante de 6 a 8 km, mientras que la cor-teza continental es de unos 35 a 40 kmen las zonas cercanas al nivel del mar yde hasta 70 kilómetros bajo las monta-ñas más altas.

La litósfera en su conjunto representaa las placas que se desplazan, se sepa-ran y colisionan. Su base es la isoter-ma de 1250 ºC. Por debajo de ella sedesarrolla el manto astenosférico,similar al litosférico, pero no formaparte de las placas móviles de la Tierra.Esta temperatura provoca que un1,5 % del manto se funda, generandoun patín sobre el que las placas litosféri-cas "navegan" (este es el nivel mássuperficial donde el progresivo aumen-to de la temperatura provoca unafusión parcial del manto). Este hechodefine un rasgo peculiar de la Tierrarelacionado con grandes desplazamien-tos superficiales de placas litosféricas:los espesores de la litósfera varían entre100 y 150 km bajo los continentes, yentre 70 y 100 km bajo los océanos.

Finalmente, el núcleo posee dos par-tes distintivas: la externa es líquida y lainterna es sólida; ambas presentan unacomposición similar y equiparable a unaaleación de hierro y níquel.

¿QUÉ TIENE EN COMÚN LA TIERRA CON OTROS PLANETAS?

A l menos dos elementos serían co-munes a la Tierra y a los demás

planetas del Sistema Solar: (a) la estruc-tura interna diferenciada en una seriede capas concéntricas, reflejo de unagénesis común, relacionada con proce-sos de aglutinación por efectos de lagravedad a partir de una nebulosa; (b)la edad, que corresponde a la del siste-ma planetario en su conjunto, alrede-dor de 4.570 millones de años (Ma).

La estructura interna de los planetas ysatélites extraterrestres se conoce pormedio del estudio de los campos mag-néticos y gravimétricos respectivos, queson reflejo de las propiedades magnéti-cas de las rocas superficiales, en el pri-mer caso, y de la masa total del cuerpo,en el segundo. A la vez se realizan mo-delos en los que se infiere la distribu-ción de masas profundas en funcióndel tipo de rocas supuesto en la superfi-cie y a partir de la señal magnética y dela masa total inferida por la gravedad.

El conocimiento de la estructurainterna de la Tierra también es indirec-to. Al producirse un terremoto, las osci-laciones generadas a partir de su focose desplazan por el planeta y son de-tectadas en superficie por los sismógra-



C iertas características particularesde nuestro planeta han permiti-

do el desarrollo, la evolución y la per-manencia de la vida en él: los océa-nos, una única luna excepcionalmentegrande en relación con la Tierra, lapersistencia de un campo magnético yla tectónica de placas. La presencia delos océanos se relaciona con una dis-tancia determinada entre el Sol y laTierra; si ella fuera modificada, no exis-tiría agua en estado líquido.

El tamaño proporcionalmente gran-de de la Luna estabiliza el eje de rota-ción de la Tierra, lo que evita grandesvariaciones angulares. En planetas cu-yo eje de rotación varía notablemente(por ejemplo, hasta 60º en Marte), losefectos climáticos aparejados sonextremos y pueden constituir un obs-táculo para la vida. Si la Tierra notuviera un único satélite proporcio-nalmente grande, los campos gravita-torios de los planetas “gigantes”, so-bre todo de Saturno y Júpiter, habríanproducido variaciones desmesuradasen la inclinación de su eje de rotación.

La existencia de un campo magné-tico alrededor de la Tierra es un ele-mento común a algunos planetas delSistema Solar, como Júpiter, Saturno,Urano y Neptuno. Sin embargo, en es-

tos el componente rocoso es menor,por lo que no son directamente com-parables con la Tierra. La presencia deeste campo magnético que envuelvenuestro planeta devela su actividadinterna, ya que se trata de un campobipolar generado por el movimientode material metálico fundido en elnúcleo externo. Si no existiera un nú-cleo externo líquido, el campo magné-

tico se extinguiría. Al comparar laTierra con los demás planetas rocosos(Mercurio, Venus y Marte), resulta quesu campo magnético y su intensidadrelativamente alta constituyen ele-mentos singulares. Mercurio es el úni-co de esos tres planetas que poseecampo magnético, pero su intensidades cien veces menor que el terrestre.Este hecho resulta raro, ya que, a par-tir de la gravedad respectiva, se infiereun gran núcleo metálico en ese plane-ta. Sin embargo, el contenido de hierrosería muy inferior al del núcleo terres-tre, lo que provocaría un imán electro-magnético deficitario en comparacióncon el de la Tierra. Los otros dos plane-tas rocosos probablemente hayan te-nido campos magnéticos, pero se ha-brían extinguido. La permanencia delcampo magnético en la Tierra quizásesté relacionada con la existencia de unnúcleo excepcionalmente grande encomparación con sus dimensiones.

El campo magnético terrestre poseepolaridad normal en los períodos enlos que las líneas de fuerza correspon-

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Los océanos cubren la mayor parte de la superficie de la Tierra y son quizá su componente más extraño.

En azul se desarrollanzonas de subducción y en

rojo, plumas, tal comoocurre en la Tierra.

LAS PARTICULARIDADES DE LA TIERRA


5LA TIERRA

L a tectónica de placas es un ele-mento particular de la Tierra. La

superficie terrestre se divide en cator-ce placas principales, las que puedensepararse o colisionar. Otros astros co-mo Marte, Venus y dos lunas deJúpiter han tenido formas particula-res de tectónica, presumiblemente noactivas.

Los sectores en los que dos placas seseparan coinciden con los sitios don-de el manto astenosférico asciende,abovedando la superficie terrestre.Así, la base de la litósfera se inclina demanera divergente con respecto alflujo de manto ascendente y resbalahacia afuera por efecto de un planoinclinado (el plano correspondiente ala isoterma de 1250 ºC); de esta for-ma se produce la separación de dosplacas. Cuando se separan dos placasoceánicas, se forma una fisura entreellas (llamada dorsal centro-oceánica)de la que emana roca fundida (lava)en forma casi continua. Este es el

dientes al campo emergen del Polo Sury convergen en el Polo Norte, comoocurre en la actualidad. No obstante,presenta reversiones bruscas a lo largodel tiempo geológico y el sentido de laslíneas de fuerza se invierte (el origende este proceso es motivo de constan-te estudio). Si bien estas reversiones sedan en lapsos variables y sin aparenteregularidad, ocurren en períodos queoscilan entre menos de cien mil años yvarias decenas de millones de años.

El manto astenosférico, a pesar deser sólido, posee una dinámica parti-cular de movimiento extremadamentelenta, que consiste en que algunossectores ascienden y se ubican por de-bajo de los fondos oceánicos y masascontinentales, mientras otros sectoresse hunden, describiendo celdas de cir-culación del material (convección). La C

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El campo magnéticoterrestre es un escudocontra las radiaciones cósmicas dañinas y un elemento retenedorde la atmósfera.

Distribución de placas y masas continentalesactuales en la Tierra.

mecanismo de formación del fondooceánico, por lo cual la edad de lasrocas que lo componen es progresiva-mente mayor cuanto más alejadasestán de una dorsal. En el caso desepararse dos zonas continentales, seforma un valle de fractura, que podráderivar en una dorsal centro-oceánica

si ocurre la separación total de los con-tinentes y la formación de un océanoentre ellos.

Existen también sectores en dondedos placas colisionan. Estas áreas pue-den clasificarse en dos tipos: zonas desubducción y zonas de colisión. Lasprimeras corresponden al caso de una

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LA TECTÓNICA DE PLACAS

convección es la mecánica causante dela pérdida de calor de la Tierra, superiora la conducción térmica, que sólo im-pera en niveles superficiales. Sectoresdel manto más profundo son calenta-dos, por lo que disminuye su densidady les permite ascender hasta alcanzarniveles superiores, para enfriarse y vol-ver a descender por efecto del aumentode la densidad. De esta manera, laconvección refleja un cuadro heterogé-neo de distribución de temperaturasen la superficie del núcleo externo dela Tierra, en el que sectores anómala-mente calientes generan penachosascendentes de roca que fluyen du-rante millones de años. Otros planetas,como Marte y Venus, probablementehayan tenido convección a nivel delmanto, que se habría detenido por ladisipación de su calor interno.



placa oceánica que converge conuna continental u oceánica. Paratener una idea de la magnitud deeste proceso, el fondo del océanoPacífico se sumerge a una velocidadde 6,8 cm/año por debajo del conti-nente sudamericano. Estos sectorescoinciden con zonas en las que elmanto astenosférico fluye de maneradescendente. En este caso, la placaoceánica se hunde bajo la continentaldebido a dos efectos: uno de elloscorresponde al empuje desde las zo-nas de las dorsales, que provoca el mo-vimiento horizontal de la placa oceá-nica (efecto del plano inclinado des-de las dorsales hacia los continentes)y su posterior penetración por debajodel continente. El otro efecto aparececuando la placa oceánica se sumergeen el manto astenosférico a una pro-fundidad en la que la roca que la com-pone sufre una compresión derivadade las crecientes condiciones de pre-sión. Estas provocan el aumento de sudensidad y un efecto de arrastre en elborde libre de la placa. El segundotipo de zona de colisión entre dos pla-

cas −o simplemente zona de colisión,como la hemos denominado− corres-ponde al caso en el que dos placascontinentales convergen y una se des-plaza por encima de la otra. En estecaso, la baja densidad de la cortezacontinental, en comparación con lacorteza oceánica, impide que esta sehunda con facilidad en la astenósfera,por lo que no experimenta cambiosde densidad que serían factibles amayores profundidades y presiones.Al no subducirse la corteza continen-tal, su baja flotabilidad provoca lasmontañas más altas de la Tierra, cuyoejemplo activo es el Himalaya.

A veces, los bordes convergentes deplacas, ya sean continentales o unaplaca oceánica y otra continental, sonáreas en las cuales se forman cordille-ras. Todas las cordilleras poseen es-tructuras similares, con leves diferen-cias relacionadas con la magnitud dela colisión o con la rigidez de losmateriales que conforman las placas.En principio, todas las cordilleras seforman por el apilamiento de seg-mentos de decenas de kilómetros de

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Topografía de las masas continentales y de las cuencas oceánicas en el hemisfe-rio sur. Se pueden ver las dorsales desarrolladas en los centros de los océanosPacífico y Atlántico.

AUSTRALIA

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DORSALPACÍFICA

AMÉRICADEL SUR

DORSAL ATLÁNTICA

TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS

La teoría de la tectónica deplacas fue básicamente ela-borada a partir de dos gran-des impulsos largamenteseparados en el tiempo.Inicialmente, el meteorólogoy geólogo alemán AlfredWegener (1880-1930) pro-puso la teoría de la derivacontinental (1911) apoyán-dose en una serie de eviden-cias geográficas (similitudgeométrica de las costas deSudamérica y África), paleon-tológicas (faunas y florascontinentales fósiles equiva-lentes a uno y otro lado delas márgenes), geológicas y paleoclimáticas (depósitosglaciarios de edades equiva-lentes en márgenes conti-nentales enfrentadas). Esta teoría debió esperar 50años para ser aceptada, yaque carecía de una base teó-rica física para explicar estosfenómenos y de otra serie dehallazgos geofísicos queconfirmarían finalmente la

teoría de la deriva continen-tal. Con el surgimiento de lateoría de la tectónica de pla-cas durante la década de1960, reapareció el conceptode deriva continental. De estamanera, a partir del reconoci-miento de la simetría en lasanomalías magnéticas delfondo oceánico a amboslados de una dorsal centro-oceánica, se retoma la ideade que las masas continenta-les se desplazan horizontal-mente. Al separarse dos pla-cas oceánicas a partir de unadorsal centro-oceánica, que-dan registradas bandas demagnetización alternadas(generadas por los cambiosde polaridad del campo mag-nético a través del tiempo),simétricas a ambos lados dela dorsal y paralelas a la direc-ción de ella. Esta observaciónfue una evidencia decisiva dela expansión del fondo oceá-nico y, consecuentemente, de la movilidad de las placas.


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MAR ROJO

1. Valle de fractura del MarRojo. En su interior ha comen-zado el proceso de formaciónde suelo oceánico, asociado ala separación de las placasAfricana y Asiática. Las flechasindican la dirección de despla-zamiento del terreno.

2. Límite occidental del Golfode Adén. Se pueden ver las fracturas en dirección este-oeste que atestiguan elproceso de fracturación de laplaca Africana.

3. La dorsal centro-atlánticagenera corteza oceánica aambos lados desde hace unos180 millones de años.

4. Edades del fondo oceánico.Se observan bandas paralelas a las dorsales centro-oceánicasen donde se va formando lacorteza oceánica.

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la superficie, contienen silicatos mag-nesianos y férricos, alterados poste-riormente por el agua marina. Losminerales resultantes de este procesode alteración poseen una composi-ción equivalente a sus predecesores,pero, adicionalmente, contienen aguadentro de su estructura cristalina. Estasnuevas formas son perfectamenteestables en el fondo marino, pero alser transportadas por medio de la sub-ducción a mayores profundidadesdentro del manto astenosférico, su-fren transformaciones mineralógicasa causa de las mayores condiciones depresión y temperatura. Los mineralesresultantes expulsan el agua conteni-da e hidratan el manto astenosférico.De esta manera, el manto astenosfé-rico, que se encuentra en estado sólidodebido a la alta presión (ya que en lasuperficie estaría fundido a las tempe-raturas en las que se encuentra), sefunde parcialmente mediante la accióndel agua, lo que origina magmas queascienden hacia la superficie, forman-do una barrera de volcanes paralelos ala línea de la costa.

Por lo tanto, sin subducción y sinmar, las rocas del manto astenosféri-co permanecerían secas permanente-mente, por lo que no se fundirían nise formarían volcanes cerca de losbordes continentales.

tes de placas, conocidas como arcosvolcánicos, en los que el fondo oceá-nico se sumerge bajo el continente(subducción). Los magmas que ali-mentan a los arcos volcánicos se origi-nan por efecto de la tectónica de pla-cas. El fondo marino, como hemosvisto, está formado por rocas genera-das en las dorsales centro-oceánicas.Estas rocas recientemente formadas,al enfriarse la lava que les dio origenlos primeros minutos de su ascenso a

espesor de litósfera continental, loque provoca su engrosamiento. Deesta manera, existe una relación entrela magnitud de la colisión entre dosplacas y la altura que alcanza el siste-ma montañoso asociado con ella.

LOS ARCOS VOLCÁNICOS

Un rasgo único de la Tierra (asociadoa la tectónica) es la presencia de hile-ras de volcanes alineados con los lími-


9LA TIERRA

LAS ROCAS QUE CONFORMAN LA TIERRA

Luego de haber revisado la dinámicade la litósfera, estamos en condicionesde abordar los mecanismos de forma-ción de rocas en la Tierra, su clasifica-ción y la descripción del ciclo queconecta a los diferentes tipos.

Las rocas formadas a partir de lavascorrespondientes a magmas (materialfundido en tránsito o entrampadodentro de la corteza terrestre) que sederraman en la superficie se deno-minan rocas volcánicas. Estas rocasse forman en numerosos planetas ylunas del Sistema Solar; en la Tierrasólo algunas de ellas se generan enrespuesta a la tectónica de placas. Ennuestro planeta hay tres mecanismosformadores de rocas volcánicas:

La descompresión del manto aste-nosférico por separación de dos pla-cas oceánicas en las zonas de dorsaleso debido a la formación de un vallede fractura en un proceso de frag-

mentación de un continente. Al libe-rarse la carga que confina las rocasdel manto, se produce su fusión par-cial, el consecuente ascenso de mag-mas y su posterior derrame en o cercade la superficie en forma de rocas vol-cánicas.

Grandes volúmenes de magma queascienden en forma de gigantescospenachos desde la interfaz núcleo-manto (plumas), que alcanzan poten-cialmente la superficie de los fondosoceánicos y de los continentes, ygeneran grandes volcanes.

La fusión parcial del manto astenos-férico por hidratación, durante la sub-ducción de una placa oceánica, y elascenso del magma generado que ali-menta los arcos volcánicos.

Los dos primeros mecanismos estánpresentes en otros planetas del Sis-tema Solar, mientras que el tercerosólo está presente en planetas conprocesos de subducción activos. En laTierra, debido a que las plumas inter-ceptan una litósfera en desplazamien-

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1. Simulación numérica dela convección en el mantoen la que se desarrollanplumas que asciendenhacia la superficie desdela interfaz núcleo-manto.

2. Volcán Villarrica, al surde Chile, generado por la subducción del fondo delocéano Pacífico bajo la placa sudamericana, aligual que el resto de lacadena de volcanes acti-vos argentino-chilenos.

to a causa de la tectónica de placas,los magmas respectivos generancadenas de volcanes que se disponenparalelos a la dirección de movimien-to, a diferencia de los arcos volcáni-cos, que se forman paralelos a loslímites de placas. En estas cadenaspermanece activo únicamente el vol-cán ubicado sobre la pluma, que hasido el último en formarse, como es elcaso del volcán Kilauea en las islasHawai, lo que provoca la formaciónde una cadena de volcanes extingui-dos por detrás del último en formarse,que fueron activos cuando se encon-traban ubicados sobre la pluma. Enotros planetas, como Marte, que ac-tualmente carecen de tectónica de pla-cas, las plumas no generan cordonesvolcánicos ya que las placas no se des-plazan. El aporte de magma se realizaentonces en un punto fijo a lo largodel tiempo, y así se generan los volca-nes más elevados y de mayor diámetrodel Sistema Solar.

3. El Monte Olimpo enMarte se genera a partirde una pluma que ascien-de desde el manto y que,al no interceptar una pla-ca móvil, genera el volcánmás grande del SistemaSolar, con 600 km de diá-metro de base y 26,4 kmde altura.

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Un segundo tipo de rocas corres-ponde a las rocas plutónicas, que seforman mediante los mismos proce-sos descriptos para las rocas volcáni-cas, pero en este caso los magmas apartir de los que se generan no al-canzan niveles superficiales, sino quequedan entrampados en la corteza, yse enfrían lentamente. Luego de suformación, estas rocas quedarán ex-puestas en la superficie a causa dellevantamiento de montañas y su con-secuente erosión. Las rocas plutóni-cas y las volcánicas pertenecen algrupo de las rocas ígneas, que sedefine como el conjunto de rocas ori-ginadas a partir de un material fundi-do (magma).

Mediante la transformación de dis-tintos tipos de rocas bajo condicionesde presión y temperatura diferentes delas de su formación se origina un ter-cer grupo: las rocas metamórficas.Estas parecen ser exclusivas de laTierra, ya que están íntimamente aso-ciadas con la tectónica, y se generanpor dos mecanismos principales.

A partir de la subducción de la corte-za oceánica, las rocas del fondo oceá-nico son transportadas a condicionesde presión y temperatura en las que seproduce la transformación de los mine-rales formados en los niveles superficia-les en minerales estables en condicio-nes de mayor presión y temperatura.

A causa de la formación de cordille-ras, la litósfera continental es apiladapor subducción o colisión. De estaforma, sectores superiores de la cor-teza son transportados a niveles másprofundos en donde existen presio-nes y temperaturas más elevadas, quegeneran transformaciones metamór-ficas de las rocas (profundidades su-periores a 55 kilómetros).

Un cuarto grupo es el de las rocassedimentarias, que se forman exclusi-vamente en la superficie terrestre poracumulación (sedimentación) y con-solidación de partículas provenientesde la desagregación de rocas preexis-tentes (meteorización) o por la precipi-tación de sales a partir de soluciones(aguas con sales disueltas). El proceso

Sedimentos acumulados en forma de delta, en el mar Mediterráneo, en la desembocadura del río Nilo.

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de desagregación de las rocas ocurrepor alteración en climas particular-mente húmedos, por ciclos de con-gelamiento y descongelamiento ensectores de montañas y desiertos, porarranque de bloques por la acción deglaciares o por derrumbes en sectoresescarpados. También hay rocas se-dimentarias que se forman a partir dela agregación de conchillas de orga-nismos, que se consideran partículasaunque no provengan de la desagre-gación de rocas. El transporte de laspartículas desde los sectores monta-ñosos hacia el mar, o desde sectoressomeros (playas y plataformas) haciaotros más profundos en los océanos,se efectúa por medio de los ríos, losglaciares, las avalanchas submarinas ylos vientos. Las partículas se acumu-lan en áreas deprimidas (cuencas)que, al consolidarse, forman secuen-cias de rocas distintivas. Se pueden

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Transporte de sedimentos desde un área de montañas hacia elmar a través de glaciares en la Antártida.

identificar secuencias de rocas sedi-mentarias acumuladas en el fondodel mar, deltas, plataformas marinas,playas, lagos, ríos, desiertos de arena ysectores adyacentes a las bases de lasmontañas. Estas, en la gran mayoríade los casos, son expuestas en lasuperficie a partir de los dos procesosprincipales formadores de montañas,ligados a colisiones entre dos masascontinentales o a causa de la subduc-ción de la litósfera oceánica bajo lalitósfera continental. De esta manera,acumulaciones sedimentarias forma-das a miles de metros de profundidaden los océanos pueden terminar ex-puestas a miles de metros de alturasobre el nivel del mar en unos pocosmillones de años.

El otro subconjunto de rocas sedi-mentarias no se forma a partir de laagregación de partículas provenientesde la desintegración de rocas previas,

sino de la cristalización de aguas salo-bres. Dos procesos principales provo-can la precipitación de estas sales:uno corresponde a la evaporacióntotal o parcial de un cuerpo de aguaen zonas áridas y la consecuente for-mación de salinas; el otro resulta delos cambios en las condiciones quí-micas de un cuerpo de agua, básica-mente acidez y contenido de oxígenodisuelto.

Un tipo particular de rocas sedimen-tarias se asocia con la acumulación demateria orgánica de origen animal yvegetal que derivará en la formaciónde los yacimientos de hidrocarburos,particularmente petróleo y carbón.Las secuencias sedimentarias conmayor potencialidad para formarreservorios de este tipo correspondena grandes deltas de climas húmedos,plataformas marinas, lagos, pantanosribereños y costaneros, entre otros.

Sedimentos acumulados en la planicie del río Paraná.



continente representan áreas en lasque se desarrollan grandes masas gla-ciarias que enfrían la atmósfera enforma directa y aumentan la reflectivi-dad del planeta, disminuyendo laretención de la radiación solar. El con-gelamiento de gran parte del aguacontinental provoca una disminucióndel agua fluvial y la generación degrandes desiertos interiores. En estosdesiertos se produce la evaporación delagua antes de llegar al mar, con la con-secuente precipitación de las salesdisueltas en el interior continental.Así, los mares reciben un menor aportesalino durante estos períodos queafecta a gran parte de la vida marina.

Los supercontinentes son configura-ciones inestables en el tiempo. Unavez formados, apenas subsisten unaspocas decenas de millones de años.La inestabilidad supercontinental radi-ca en la forma en que el calor internode la Tierra se elimina a través de la cor-teza hacia la atmósfera.

Al formarse un supercontinente, elcalor acumulado en la base de la litós-fera genera bolsones térmicos que no

son efectivamente desagotados debidoal enorme tamaño de la masa conti-nental. Estos "puntos calientes" final-mente provocan el endomamiento dela superficie del supercontinente y lageneración de grietas que derivan envalles de fracturas, comenzando así elproceso de ruptura. Algunos de estosvalles finalmente desarrollan fondosoceánicos y se reanuda el proceso dederiva continental, que conlleva a lafragmentación del supercontinente.Luego, los continentes resultantes de ladesagregación se separan progresiva-mente a lo largo de dos a tres centenasde millones de años hasta encajar otravez en una nueva configuración super-continental. En cambio, cuando lasmasas continentales se encuentranfragmentadas (períodos en los cualesno existe un supercontinente), el calorinterno del planeta se elimina princi-palmente a través del fondo de losocéanos y de los volcanes. El calor quese acumula bajo los continentes se eli-mina en forma deficitaria por su super-ficie, ya sea por medio de los arcosvolcánicos y los volcanes relacionados

ROCAS PARTICULARES

Existe otro tipo de rocasque merece ser descripto,no por su ocurrencia en laTierra, la cual es relativa-mente despreciable, sinopor su interés económicoy energético. Ciertosminerales, algunos deellos correspondientes aelementos puros, sonconcentrados anómala-mente en la cortezaterrestre. Ejemplos de elloson el oro, la plata, el

cobre, el molibdeno, elmanganeso, el plomo, elzinc, el níquel, el cobalto,el mercurio y el arsénico.Si bien estos mineralesresultan muy conocidosdebido a su valor econó-mico, constituyen verda-deras rarezas en la Tierra,ya que están presentes en ciertas rocas en con-centraciones mínimas y se hallan sólo en formasapreciables, y por lo tanto

explotables, luego de su concentración pormedio de agentes natu-rales. El proceso principalque las provoca es suredistribución por mediode corrientes de aguascalientes (hidroterma-lismo). Esto sucede a partir de laextracción de estos mine-rales por disolución parcialde rocas preexistentes,transporte en solución y

resedimentación a causade cambios en la tempe-ratura y en las propieda-des químicas del agua quelos transporta, como laacidez y el contenido deoxígeno. Estas aguas pue-den originarse a partir dela deshidratación de mag-mas o a partir de agua delluvia y de deshielo calen-tada en sectores volcáni-cos o en fracturas profun-das en las que se infiltra.

TECTÓNICA Y VIDA

S e estima que cada 200-300 Malos continentes colisionan y con-

forman una gran masa continentaldenominada "supercontinente", conconsecuencias catastróficas para lavida. Una serie de efectos se desenca-denan a partir de este proceso.

Como resultado de la formación deun supercontinente, disminuyen drás-ticamente las áreas de plataformasmarinas, en donde se concentra pre-ferentemente la vida en los océanos,al cerrarse los mares entre las piezasque colisionan. Además, las platafor-mas marinas quedan expuestas porfenómenos relacionados con la pérdi-da del calor interno de la Tierra, quese realiza más eficientemente a travésde la corteza oceánica, que es mejorconductora térmica que la cortezacontinental. De esta manera, el calorse acumula bajo el supercontinente,que actúa como un gigantesco escudopara la disipación térmica, lo que re-sulta en un abovedamiento de lasuperficie. Así mismo, las montañasgeneradas en las múltiples zonas decolisión que dieron origen al super-


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con plumas, o a lo largo de sus bordes,ya que el calor fluye hacia la periferia deestos hasta encontrar corteza oceánica.

El final del Paleozoico (hace 250 Ma)estuvo marcado por la mayor extinciónmasiva de la historia de la Tierra, queactuó tanto en el continente como enlos mares. Las causas probables de estacrisis se asocian a la formación del últi-mo supercontinente de la historiaterrestre, denominado Pangea. En esemomento, todas las masas continenta-les se unieron en una sola unidad; estotrajo aparejada la disminución de lasáreas de plataforma, que afectó a lavida marina que habitaba en ellas. Enlas partes centrales de Pangea, debidoa la lejanía del mar, se formaron desier-tos en los que la temperatura fluctuabaentre extremos muy fríos y muy cálidos.La disminución de áreas habitables ylos cambios climáticos de orden mayorson las razones más convincentespara las causas de esta extinción, quesignificó la desaparición del 95 % delas especies existentes en ese momen-to. Pangea comenzó a agrietarse ennumerosos valles de fractura hace250 Ma y finalmente, hace 180 Ma, sedesintegró al desarrollarse completa-mente el océano Atlántico. En la actua-lidad estamos transitando esta últimagran desintegración supercontinentalque no ha cesado aún, en la cual losfragmentos que componían Pangea sealejan unos de otros. Sudamérica seestá alejando de África a una veloci-dad de 2 cm por año.

En contraposición con las extincionesasociadas con la formación de super-continentes, los períodos de fragmen-tación parecen ser momentos óptimospara la proliferación y diversificaciónde la vida. Algunas teorías relacionanel fenómeno conocido como "Explo-sión del Cámbrico" (hace aproximada-mente 540 Ma), que consistió en unagran diversificación de formas de vidaanimal, con la fragmentación de unsupercontinente llamado Rodinia queexistió al final del Proterozoico (haceunos 900 Ma). Esta fragmentación,ocurrida hace 700 Ma, generó un au-mento considerable de áreas de mares

este meteorito corresponderían aestructuras mineralizadas de bacterias.Marte posee una baja gravedad debi-do a su tamaño, lo cual, junto con sutenue atmósfera, favorecería que losimpactos de grandes asteroides y co-metas contra su superficie salpicarande esquirlas a la vecina Tierra.

Los primeros indicios de vida en laTierra aparecen en rocas del principiodel Arqueozoico (3.600 a 2.500 Maatrás). Hasta hace algunos años, lasprimeras evidencias de vida sin cues-tionar correspondían a restos pre-servados en rocas de 3.500 Ma deantigüedad. Estos restos consisten su-puestamente en estructuras llamadasestromatolitos, de origen organosedi-mentario, que hoy en día se formanmediante la acción de cianobacteriasfotosintéticas. Junto con estas estruc-turas se encontraron filamentos micro-biales celulares que fueron asignadosal grupo de las cianobacterias, consti-tuyendo así los fósiles más antiguosconocidos. Pero actualmente está muydiscutida la validez de estas interpreta-ciones. Aparentemente, estos supues-tos fósiles no corresponderían a restoscelulares y, por otra parte, el origen

someros, prósperas para la vida, y ofre-ció nuevas oportunidades evolutivas.

LA VIDA "COMPLEJA" Y LA RAREZA DE LA TIERRA

Muchos científicos parecen habercomenzado a tener dudas acerca de laalta probabilidad de presencia de vida"compleja" (multicelular) en el univer-so. La Tierra, tal como hemos visto,que ha generado estos niveles de viday los sostiene, parece reunir ciertascaracterísticas unicas respecto deotros planetas.

Sin embargo, varios investigadorescreen que la vida simple (de tipo micro-biano), similar a la que habitó la Tierradurante gran parte de su historia (pro-bablemente desde hace 3.500 Mahasta hace 600 Ma), podría ser alta-mente probable en numerosos plane-tas del cosmos. A partir del hallazgo desupuestos fósiles en un meteorito pro-cedente de Marte, algunos científicosproponen que la vida pudo originarsefuera de la Tierra, y que habría llegadoaquí y a Marte desde el espacio exte-rior en meteoritos y cometas. Los res-tos de organismos encontrados en



como dióxido de carbono (CO2) me-diante los siguientes procesos: la respi-ración de organismos, la liberación degases a partir de erupciones volcánicasy de manantiales, la alteración de rocasformadas por compuestos de carbono(rocas carbonáticas) expuestas durantela formación de cordilleras y, reciente-mente (en términos de la historia de laTierra) la actividad industrial humana.Por otra parte, el CO2 es extraído de laatmósfera mediante los procesos me-tabólicos de fotosíntesis por parte delas plantas y las algas verdes, por la for-mación de compuestos carbonáticos ypor su disolución directa en el agua demar en contacto con el aire. Parte delCO2 contenido en el mar es utilizadopor organismos marinos para formarsus conchillas carbonáticas. Tras lamuerte de estos organismos, las con-chillas respectivas caen al fondo mari-no y eventualmente son transportadashacia el manto astenosférico medianteel proceso de subducción. Posterior-mente se incorpora a los magmas quealimentan los arcos volcánicos, y deesa manera el carbono regresa a laatmósfera.

Si se frenara la tectónica de placas,los arcos volcánicos se extinguirían yel CO2 que estos proveen dejaría deser aportado a la atmósfera, lo quequebraría este equilibrio y se enfriaríala Tierra.

Otro mecanismo de enfriamientoatmosférico asociado con la caída dela concentración de CO2 atmosféricoestaría relacionado con el azar: debidoa la tectónica de placas, los continenteshabrían ocupado eventualmente posi-ciones cercanas al ecuador. En estas cir-cunstancias, casi todas las áreas emer-gidas de la Tierra habrían tenido climasextremadamente lluviosos típicos dezonas tropicales. Un mecanismo deremoción del CO2 atmosférico es a tra-vés de las aguas de lluvia, por lo que, silas precipitaciones persistieron larga-mente en el tiempo, las concentracio-nes de este gas habrían caido a nivelglobal. Finalmente, la coincidencia declimas muy lluviosos en todos los conti-nentes del planeta pudo desencadenar,

biogénico de los estromatolitos deesta edad es dudoso. Las dudas res-pecto de estos hallazgos se relacionancon el debate que existe acerca de lapresencia de oxígeno en la atmósferaen esa época.

Los primeros restos indiscutibles deestromatolitos tienen una edad de2800 Ma (finales del Arqueozoico). Eloxígeno liberado por los organismosformadores de estromatolitos habríasido capturado en el agua de los océa-nos para la oxidación del hierro. Deesta manera, se depositaron centena-res de metros de sedimentos conoci-dos como Formaciones FerríferasBandeadas, que constituyen la evi-dencia más contundente acerca de lapresencia de este gas en la atmósferapara ese entonces.

Con el incremento de la liberaciónde oxígeno, y al disminuir la cantidadde hierro potencialmente oxidable, laatmósfera comenzó a enriquecerseen este gas, lo que permitió quemuchos organismos evolucionaranhacia formas capaces de respirar esteelemento.

Las primeras evidencias de célulasmicrobianas aparecen en sedimentosde 2.000 Ma de antigüedad. Paraentonces, el oxígeno había alcanzadoel 1% del nivel actual, lo que permi-tió el desarrollo de una delgada capade ozono que protegía la superficieterrestre de la radiación ultravioleta.

Sin embargo, el mantenimiento de lavida "compleja" que subsecuente-mente aparecería en la Tierra nohabría sido posible si ciertos ciclos vita-les no hubieran estado regulados porla dinámica del planeta y si, además,ciertos efectos propios de su dinámicaparticular no hubieran ocurrido.

TECTÓNICA Y TEMPERATURA

La tectónica de placas juega un papeldecisivo en la regulación de la tempera-tura superficial del planeta mediante elbalance del ciclo del carbono. De estamanera contribuye a evitar las variacio-nes térmicas extremas que destruiríanla vida. El carbono llega a la atmósfera

EFECTO INVERNADERO

La cantidad de CO2 libre en laatmósfera es uno de los fac-tores principales que deter-mina la temperatura en lasuperficie terrestre por mediodel denominado efectoinvernadero, fundamentalpara el mantenimiento de lavida en nuestro planeta, y serelaciona con el balance delas energías emitidas y absor-bidas por la Tierra. Todocuerpo emite un espectro deradiaciones con diferenteslongitudes de onda que escaracterístico de su tempera-tura superficial. El Sol emiteuna gama de radiaciones quepara la temperatura superfi-cial que posee, alrededor de6.500 ºC, se ubica preferen-temente en el rango delespectro visible. La atmósferade la Tierra es en gran partetransparente al espectro visi-ble de la radiación solar, porlo que prácticamente toda laenergía de la radiación solarincide sobre la Tierra.

Sin embargo, la energíaque emite la Tierra, quedepende de su temperaturasuperficial (alrededor de unos20 ºC), está desplazada haciael espectro infrarrojo, que esel correspondiente a la radia-ción de calor. Las radiacionesinfrarrojas son absorbidasdiferencialmente por laatmósfera en función de laconcentración de ciertosgases, en particular el CO2. De esta manera, a más CO2 atmosférico existirá unadificultad mayor para la eli-minación de la radiacióninfrarroja reflejada por lasuperficie terrestre hacia elespacio, lo que producirá uncalentamiento paulatino dela superficie del planeta. Sino se produjera el efectoinvernadero, la superficie dela Tierra no habría alcanza-do la temperatura mínimanecesaria para la vida.


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geno a la atmósfera, lo cual habríapermitido el desarrollo de organismosde mayor tamaño y complejidad.

Por otra parte, si no hubiera tectó-nica, no existirían mecanismos degeneración de grandes relieves mon-tañosos, por lo que el relieve terrestresería paulatinamente arrasado por laerosión hasta el nivel del mar, y desa-parecerían las grandes cuencas fluvia-les. Consecuentemente, los interiorescontinentales serían invadidos pormares poco profundos o alojaríangrandes desiertos en los que se inhibi-ría la formación de selvas y bosques, yse restringiría la actividad fotosintéticaal mar. Adicionalmente, el campo mag-nético confina la atmósfera terrestre,evitando la erosión por el viento so-lar. Si la dinámica del núcleo externoterrestre cesara, la Tierra perdería sucampo magnético y a raíz de ellosu atmósfera (como parece haber ocu-rrido en Marte). Por último, el campomagnético terrestre protege la vidaconjuntamente con la atmósfera, yambos son escudos reflectores de laradiación ultravioleta.

tal como se cree que ocurrió hace2.000 Ma y 770 Ma, respectivamente,el congelamiento del planeta hasta lati-tudes cercanas al ecuador. Los extre-mistas de esta teoría suponen que laTierra se convirtió en una bola de hieloen estas dos circunstancias, aniquilan-do casi toda la vida, y que esta habríaresistido mayormente en manantialesde aguas y fumarolas submarinas cer-canas a las dorsales centro-oceánicas.Muy rápidamente, al haberse congela-do por completo el planeta e inhibirselas precipitaciones de agua de lluvia, elCO2 liberado por los volcanes no habríasido transportado de la atmósfera a lasuperficie terrestre, y así habría aumen-tado su concentración, que produjo elcalentamiento de la Tierra. En resumen,la distribución instantánea de los conti-nentes, producto de su deriva, influiríaen las concentraciones de CO2 y, por lotanto, en la temperatura global.

Los momentos en los que la Tierrase habría liberado de su casquete dehielo parecerían ser momentos flore-cientes para la vida. Poco antes de cul-minar el Proterozoico y luego del se-

gundo gran congelamiento del plane-ta, aparecieron los primeros organis-mos multicelulares (hace alrededorde 600 Ma): la conocida fauna deEdiacara, que consiste en una aso-ciación distintiva de organismosgrandes, de cuerpo blando, quecaracteriza los estratos del final delProterozoico de todos los continen-tes, menos la Antártida. Algunos deestos organismos, aparentemente,fueron la raíz ancestral de la evolu-ción posterior de algunos grupos deanimales, mientras que otras formaspodrían representar un experimentode vida que fracasó.

La razón por la cual la vida florece-ría en el planeta con posterioridad alretiro de los hielos parecería relacio-narse con una cadena de procesos.Corrientes de mar ricas en nutrientes,similares a las que se forman en laperiferia de la Antártida actualmente,habrían generado un aumento en lacantidad de organismos fotosintetiza-dores de las aguas superficiales libera-das del hielo. De esta manera seincrementaría la incorporación de oxí-



Cuando los epistemólogos se de-dicaron a analizar la estructura delconocimiento científico, conside-raron la teoría como la "unidad"que, a modo de ladrillo, conformael edificio de las ciencias. Desde susignificado más literal, una teoríacientífica constituye una visión del mundo. Es decir que los cientí-ficos, por medio de las teorías, in-terpretan la información queproviene de la realidad, transfor-mándola en hechos científicos.

Mediante la teoría se seleccio-nan y conectan evidencias, seinterviene en el mundo, se generalenguaje especializado.

Una teoría representa una orga-nización particular del conocimien-to, sumamente elaborada y com-pleja. La teoría es una auténtica redde conceptos conectados en enun-

ciados que expresan regularidadesen el mundo de los fenómenos.En toda teoría se puede ver unnúcleo de conocimiento que esfundamental y no puede ser cues-tionado sin poner en peligro todoel edificio conceptual. En este tex-to se habla de la aparición de latectónica de placas como un cam-bio de paradigma; con ello sequiere significar que las teoríasanteriores sobre la estructura y ladinámica de la Tierra fueron des-cartadas al ponerse en duda sunúcleo de suposiciones básicas.Fuera del núcleo, otros elementosde la teoría están en constanterevisión con el fin de "perfeccio-narlos", es decir, de ajustarlos cadavez más a las evidencias que se vanobteniendo. Hablamos de modelospara referirnos a estas explicacio-nes hipotéticas, por ejemplo, cuan-do se le atribuye una determinadaestructura interna a algún planetadel Sistema Solar, porque con esta

suposición se puede dar cuenta dela información (magnética y gravi-métrica) de que se dispone.

También se habla de teorías"fronterizas" para designar elconocimiento en progreso, sobre elque aún no hay consenso entretodos los científicos. Por ejemplo,en el momento de su surgimiento,la idea de la deriva continentalpodía ser considerada una "conje-tura audaz", dada la escasez deevidencia para sostenerla. Con laintroducción de nuevos hechoscientíficos (la simetría de las ban-das magnéticas a ambos lados dela dorsal centro-océanica) miradosdesde la teoría geofísica, las ideasde Wegener son rescatadas ycobran aceptación generalizada enla comunidad científica. La idea dela procedencia extraterrestre de lavida en nuestro planeta es otra deestas teorías fronterizas: constituyeuna explicación válida, pero compi-te con otras, y la evaluación de las

evidencias a favor y en contra no essencilla. Otro tanto sucede con lainterpretación de la naturaleza delos estromatolitos: un mismo "da-to" puede leerse desde varias pos-turas teóricas, a veces contradicto-rias. Por ello hablamos de una cons-trucción del hecho científico, reali-zada desde el marco de la teoría.

Una teoría permite explicar losfenómenos encadenando hechosmediante mecanismos causales.Así, la presencia de dióxido de car-bono en la Tierra en la proporciónadecuada para las formas de vidacomplejas puede ser explicada conel apoyo de un modelo geológico.La teoría también nos permite pre-decir qué sucedería si se alteraranlas condiciones actuales del plane-ta: "Si la dinámica del núcleoexterno cesara, la Tierra perderíasu campo magnético y su atmós-fera". Estas son, entonces, las dosfunciones principales de la teoríacientífica: explicar y predecir.

EPISTEMOLOGÍA Agustín Adúriz-Bravo

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AgradecimientosEl equipo de Publicaciones de la Dirección Nacional de Gestión Curriculary Formación Docente agradece a las siguientes instituciones y personaspor permitirnos reproducir material fotográfico y colaborar en la docu-mentación de imágenes: Earth Sciences and Image Analysis Laboratory,NASA Johnson Space Center (EE.UU.); Space Environment Center, NOAA(EE.UU.); NOAA- National Geophysical Data Center (EE.UU.); NASA/MOLA Science Team (EE.UU.); Geological Survey, Woods Hole ScienceCenter (EE.UU.) y Walter S. Kiefer.

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