La geología es la ciencia que estudia la Tierra: cómo nació, cómo ha evolucionado, cómo funciona y cómo podemos ayudar a preservar sus hábitats para la vida. Veremos que nuestro planeta trabaja como un sistema de muchos componentes interactuando bajo su superficie sólida y rodeada por la atmósfera y océanos. También debemos entender cómo evoluciona el sistema de la Tierra a través del tiempo. Los geólogos estiman que la Tierra tiene 4.5 mil millones de años. Hace más de 3 mil millones de años, las células vivas se desarrollaron en la Tierra, pero el origen como humanos data de apenas unos pocos millones de años.
Formación Planetaria
A medida que los planetas se formaron, aquellos en órbitas cercanas al Sol y aquellos en órbitas lejanas al Sol se desarrollaron en formas marcadamente diferentes. La composición de los planetas interiores es bastante distinta a la de los planetas exteriores.
Planetas Interiores
Los cuatro planetas interiores en orden de cercanía al Sol son: Mercurio, Venus, Tierra y Marte. Son menores y están hechos de rocas y metales. Los cálculos teóricos indican que pueden haber crecido hasta su tamaño planetario en un tiempo notablemente corto de menos de 100 millones de años.
Gigantescos Planetas Exteriores
La mayoría de los materiales volátiles fueron barridos de la región de los planetas interiores hacia los confines externos y más fríos del sistema solar para formar los gigantescos planetas externos, hechos de gases y hielos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) y sus satélites. Aunque tienen núcleos de roca, están compuestos fundamentalmente de hidrógeno y helio.
El Manto Terrestre
Entre el núcleo y la corteza se encuentra el manto, una región que forma el grueso de la parte sólida de la Tierra. El manto es el material que quedó en la zona intermedia después de que la mayoría de la materia pesada se hundió y la materia ligera se elevó hacia la superficie. El manto se encuentra a profundidades que varían de 40 a 29,000 km. Consiste en rocas de densidad intermedia, fundamentalmente compuestos de oxígeno con magnesio, hierro y sílice. La parte superior (de 40 a 200 km de profundidad) tiene un comportamiento plástico y se le conoce como astenosfera. El proceso de fusión terrestre dio lugar a la formación de la corteza terrestre y eventualmente a los continentes.
El Sistema de Tectónica de Placas
Algunos de los eventos más dramáticos de la Tierra, como las erupciones volcánicas y los sismos, son producidos por el calor interno de la Tierra, el cual escapa a través de la circulación de material en el manto sólido de la Tierra, a este proceso se le conoce como convección. Hemos visto que la Tierra está zonificada por la química de los materiales que la constituyen: su corteza, manto y núcleo son capas químicamente distintas que se segregaron durante la diferenciación.
En algunos aspectos, la parte externa de la Tierra se comporta como una bola de cera fundida. El enfriamiento de la superficie forma la corteza externa sólida o litosfera, la cual encapsula una capa caliente y ‘suave’ llamada astenosfera (la parte superior del manto). La litosfera incluye la corteza y astenosfera hasta una profundidad media de aproximadamente 100 km. Cuando la litosfera se somete a una fuerza, tiende a comportarse como una concha rígida y quebradiza, mientras que la astenosfera subyacente fluye como un material sólido moldeable y dúctil.
De acuerdo con la teoría de tectónica de placas, la litosfera no es una capa continua, sino que está rota en aproximadamente una docena de grandes ‘placas’ que se mueven sobre la superficie de la Tierra a la velocidad de unos cuantos centímetros por año. Cada placa actúa como una unidad rígida distinta que cabalga sobre la astenosfera, la cual también está en movimiento. La convección puede ocurrir en un material que fluye, sea un líquido o un sólido dúctil, cuando es calentado desde la parte inferior y es enfriado en la parte superior. El movimiento de las placas es la manifestación superficial de la convección en el manto y nosotros nos referimos a este sistema completo como sistema de tectónica de placas. Movido por el calor interno de la Tierra, el material caliente del manto se eleva donde las placas se separan y se adelgaza la litosfera. La litosfera se enfría y se hace más rígida a medida que se mueve alejándose de las fronteras divergentes. Eventualmente, se hunde en la astenosfera, arrastra material de regreso hacia el manto en las fronteras donde las placas convergen.
Evolución de la Vida y Extinciones Masivas
La vida comenzó de algún modo en el invernadero terrestre, a pesar de la intensa radiación ultravioleta (UV) y la agresiva (áspera) atmósfera pobre en oxígeno. La evidencia directa, aunque actualmente cuestionada, reside en la preservación de los primeros fósiles de bacterias primitivas que han sido encontrados en rocas fechadas en 3.5 mil millones de años.
Extinciones Masivas debido a Eventos Extremos
Aunque la evolución biológica es vista a menudo como un proceso muy lento, las grandes tendencias evolutivas con frecuencia son marcadas por breves períodos de cambios rápidos. Fueron espectaculares las extinciones masivas durante las cuales muchos tipos de animales y plantas desaparecieron repentinamente de los registros geológicos. El último de estos eventos fue causado por el impacto de un bólido hace 65 millones de años. Este evento extremo dio fin a la Edad de los Dinosaurios. Las comunidades bentónicas arrecifales también se extinguieron y se reorganizaron. Las causas de otras extinciones masivas todavía están siendo discutidas. Los científicos han propuesto otros tipos de eventos extremos, tales como los cambios climáticos rápidos que han traído consigo las glaciaciones o la erupción masiva de material volcánico.