martes, 10 de enero de 2012

24- Evolución de la Tierra primitiva






24-EVOLUCIÓN DE LA TIERRA PRIMITIVA

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         "Hace mucho que llamamos mundo al lugar en que vivimos. Ahora vivimos en el universo entero, ese asombroso cuerpo geométrico en expansión. Nuestro suburbio es el Sistema Solar, en el que llegaremos a vivir tarde o temprano, para luego, con toda probabilidad, continuar extendiéndonos por la galaxia de la Vía Láctea. Nuestro propio planeta Tierra resulta ser al cabo el más maravilloso, asombroso y misterioso de todos los cuerpos celestes a nuestro alcance o al alcance de nuestra vista. Nada hay que se le pueda equiparar por el momento en ningún sitio."
                                                                                                                        
Lewis Thomas


                   Se ha señalado ya que nuestro planeta, como todos los demás, fue originado a partir de una nube de gas que, por distintas circunstancias, se colapsó en el espacio interestelar. Después evolucionó hasta llegar a ser lo que es hoy. Amplias masas continentales y oceánicas, están circundadas por una atmósfera estabilizada, que es rica en oxigeno, después de haber sufrido muchas transformaciones. Eso les permite ser sustentadoras de formas de vida que por habituales, consideramos familiares.
                   Sin embargo, esta aparente constancia es simplemente una ilusión producida por la brevedad de la vida humana en comparación con la vastedad de los números de la geocronología. Es evidente que sus océanos y atmósfera sufren variaciones y oscilaciones continuas pero hay otros aspectos más desapercibidos que nos dicen mucho de ese continuo dinamismo en el que la Tierra se desenvuelve. Las desintegraciones radiactivas que tienen lugar en su interior generan el suficiente calor, como para que, bajo los primeros kilómetros de rocas sólidas que constituyan la litosfera, haya una gruesa capa en la que las rocas se encuentran en un estado semifundido que genéricamente conocemos como astenosfera. Sobre esa banda de materiales fluidos o semifluidos se desliza la capa rígida y rocosa superior, originándose el movimiento de las masas continentales. En efecto, la deriva de los continentes como manifestación de la tectónica de placas, provoca el ascenso de las montañas, hace deslizarse los suelos oceánicos y variar de posición las masas terrestres. En determinados lugares de la superficie de nuestro planeta, el material ardiente del interior escapa de su confinamiento y al contacto con el agua o el aire, se enfría y solidifica formando nueva litosfera. Parte de la gran movilidad de la superficie terrestre se debe a que existen lugares en los que buena parte de la fría, dura y quebradiza corteza subduce hacia el interior de la Tierra penetrando en profundidad hacia el manto, en donde volverá a fundirse parcialmente. Además, otros procesos todavía no bien registrados y, mucho menos aún, suficientemente comprendidos, alteran constantemente el clima de todo el globo provocando la agitación y desplazamiento de las masas de aire y agua sobre su superficie.
                   El cambio permanente es, pues, lo que ha caracterizado a la Tierra desde su origen, hace unos cuatro mil quinientos millones de años. Es fácil imaginar que, sometida a este incesante juego de interacciones, gran parte de la litosfera terrestre habrá sido reciclada muchas veces a lo largo de tan dilatada historia. Pero el planeta primitivo sí que era verdaderamente distinto de como lo conocemos ahora. Estaba formado por gases y vapores metálicos, que es tanto como decir materia solar en estado atómico. El calor y la gravedad fueron los determinantes iniciales que condicionaron su posterior evolución. En una masa relativamente homogénea comenzaron a esbozarse y germinar las primeras moléculas compuestas por dos y tres átomos. Es muy probable que mezclas de silicatos, óxidos de hierro y óxidos de magnesio, con algunos indicios de los demás elementos químicos, enriquecieran esa nube de polvo y gas primitiva. La hipótesis más antigua sostenía que los llamados planetas rocosos, entre ellos, Mercurio, Venus, la Tierra y Marte, se habían creado por el rápido colapso gravitacional de una nube de polvo que por deflación dio origen a una esfera densa. Este parecer cambió en los años sesenta del pasado siglo con las observaciones y descubrimientos del programa espacial Apolo, que permitieron aclarar en gran medida, el confuso panorama retrospectivo de la génesis de nuestro planeta.
                   Las circunstancias físicas originales de la formación de la Tierra debieron ser muy distintas a las de, por ejemplo, Mercurio y Venus. Mercurio era el más caliente de los planetas interiores al estar más próximo al Sol. La temperatura era tan alta en él -y sigue siéndolo- que los silicatos no llegaron a condensarse y los perdió, volatilizados por el espacio, por lo que sólo consta prácticamente de un núcleo denso de hierro y algo de níquel.
                   Venus y Marte son similares en tamaño a la Tierra, aunque por sus condiciones físicas actuales difieren mucho entre sí, influidas sin duda alguna por una historia genética también diferente. Venus, el planeta casi gemelo de la Tierra, esta cubierto perpetuamente por una gruesa capa atmosférica compuesta preferentemente por dióxido de carbono, en el que vagan densas nubes de ácido sulfúrico. El llamado "efecto invernadero" se manifiesta en toda su intensidad en esas circunstancias. El calor solar, atrapado dentro de las capas nubosas, eleva la temperatura de la superficie del planeta hasta cerca de los quinientos grados centígrados, con lo que las condiciones para la vida se convierten en imposibles de manera permanente. Las diferencias de temperatura entre la Tierra y Venus, cuando se formaron, no eran, sin embargo, muy grandes, aunque una mayor cercanía de éste último al Sol, fue una razón suficiente como para explicar la abundancia relativa de azufre y agua en la Tierra y su escasez en Venus. Su densa atmósfera nunca pudo despejarse ni evolucionar hacia una mayor diferenciación porque no puede enfriarse. En definitiva, su "terrificación" quedó suspendida para siempre.
                   La historia térmica de la Tierra ha sido fundamentalmente distinta a la de Venus, porque se formó en una región del espacio en torno al Sol en la que pudieron condensarse los sulfuros de hierro y los silicatos hidratados. La geología isotópica ha permitido determinar que la creación de nuestro planeta culminó en la diferenciación material, con la creación del núcleo -origen del campo magnético terrestre- y el inicio de la constitución de su atmósfera. Hace unos cuatro mil millones de años, incluso antes de que la agregación de materiales preexistentes hubiera finalizado del todo, el interior de la Tierra comenzó a fundirse, animado por el calentamiento debido a la radiactividad del uranio aprisionado en su interior. Las consecuencias más importantes derivadas de este hecho fueron el núcleo de hierro y níquel que posee la Tierra, y el campo magnético derivado de tal composición, que se originó hace unos tres mil quinientos millones de años. Basándose en las presiones calculadas para distintas profundidades, y en las diferentes temperaturas previstas de antemano por la estrecha asociación que hay entre el calor desprendido y los procesos de desintegración de los materiales radiactivos naturales, los geólogos estiman actualmente en mil grados centígrados la temperatura reinante a cuarenta kilómetros de profundidad; entre tres a cinco mil la existente a tres mil kilómetros; y de diez a doce mil grados la existente en el centro mismo de la Tierra, es decir a unos seis mil kilómetros por debajo de la superficie que pisamos. Más importante que el hecho de que estas cifras sean aproximativas, es el de que a una profundidad de veinte kilómetros la temperatura alcanza los setecientos setenta y cinco grados centígrados, más allá de la cual el hierro pierde por completo sus propiedades magnéticas.
                   Llegados a este punto, hemos de analizar los factores geológicos representados por el estado líquido y el carácter metálico del núcleo de nuestro planeta, además de la rotación de éste sobre su propio eje, que conjuntadamente producen el gigantesco efecto físico de la creación de una pantalla magnética, magnetosfera, que protege a todos los seres vivos de los nocivos bombardeos lanzados por el plasma solar. El físico estadounidense Walter Elsaster planteó la cuestión de que, sólo habiendo corrientes eléctricas en el interior de la Tierra, puede justificarse la existencia del campo magnético de ésta. Pero es necesario que haya un buen conductor eléctrico que favorezca el paso de esas corrientes. Ciertamente, contamos a ese respecto con dos buenos candidatos. En primer lugar, los metales, pero también los gases ionizados. Se estima probable que los iones de gas que se mueven en la ionosfera, es decir, en las capas superiores de la atmósfera contribuyen a la formación del campo magnético terrestre, aunque en pequeña proporción. Sin embargo, no hay comparación posible con el interior de la Tierra, en la que solo entran enormes cantidades de metales en consideración, especialmente las acumulaciones de hierro y níquel de que está compuesto el núcleo terrestre.
                   La única posibilidad imaginable para la producción de un campo magnético tan importante como el que posee la Tierra, es que se halle en estado líquido una parte de dicho núcleo. Cálculos teóricos, permiten considerar la recomendable hipótesis de que son los movimientos del hierro en la zona exterior envolvente del núcleo, que se encuentra en estado líquido, los que hacen actuar como un generador a esa parte fluida del interior terrestre. El gigantesco generador es el responsable de la producción de las corrientes eléctricas, cuyo flujo origina el campo magnético de nuestro planeta. El hecho de que los polos magnéticos de éste, coincidan casi por completo con sus polos geográficos, se debe a que las líneas de fuerza del campo magnético continúan persistiendo en el lugar de la superficie terrestre donde, precisamente, termina el eje de rotación de la misma. La permanente rotación del planeta dota de unidad al campo magnético terrestre. Los desordenados remolinos y turbulentas corrientes que tienden a producirse de forma asistemática en la parte fluida del núcleo terrestre, en virtud de la fuerza centrífuga desarrollada por el giro del planeta, son "puestos en orden" al dar relevancia a unos y amortiguamiento a otros. De esta forma surge necesariamente una dirección unitaria que siguen con preferencia todos los movimientos fluyentes dentro del núcleo, los cuales convertidos ya en una única corriente siguen un movimiento de giro que está orientado en la dirección del eje norte-sur del planeta.
                   Este fenómeno de producción de un intenso campo magnético, no pudo repetirse ni en Marte ni en Venus por razones diferentes. En el caso de Marte, además de que no puede tener un núcleo comparable al de la Tierra por su masa, que es una décima parte de la de ésta, su densidad alcanza sólo alrededor del setenta por cien de la densidad media de nuestro planeta. Seguramente que los yacimientos minerales del interior de Marte no se encuentran en estado de fluidez, dadas las presiones relativamente bajas que deben ocasionarse por la pequeña masa del planeta. En cuanto a Venus que es un cuerpo casi tan grande como la Tierra, con una masa un poco menor de un veinte por cien que ella, es casi tan pesado y denso como nuestro planeta. Es de suponer, por tanto, que basándonos en las mismas razones, ha de existir un núcleo interior metálico que, al menos en parte, se encuentre en un estado de fluidez. Sin embargo, la carencia de campo magnético venusiano se ha intentado explicar por diversas razones no del todo convincentes. Una de ellas es la de la velocidad de rotación que es extraordinariamente lenta. Concretamente, emplea doscientos cuarenta y tres días terrestres en dar una vuelta sobre su eje. Un hecho notable es que la rotación de Venus sobre si mismo está fuertemente controlada por la gran atracción que ejerce la Tierra, con lo que en última instancia, ésta podría ser la responsable de que no se desarrollara en Venus una fuerza centrífuga capaz de reunir y orientar los remolinos, cuya producción ha de suponerse en su núcleo líquido, que pudiera crear un campo magnético unitario análogo al de nuestro planeta. También se ha aducido la carencia de satélites o la inexistencia de corrientes térmicas de convección que pongan en conexión las capas más profundas del núcleo líquido y las regiones más alejadas del centro. Pero estas justificaciones requieren de explicaciones auxiliares que, además de no ayudar a comprender el "extraño" comportamiento de Venus, pueden introducir, a nada que nos descuidemos, un problema suplementario en la necesidad de hacer plausible una rotación diferencial entre la parte líquida del núcleo terrestre y el manto. El hecho cierto es que el roce interno y la viscosidad de este núcleo metálico terrestre sometido a presiones increíbles, son tan grandes, que, la Tierra girando sobre si misma a velocidad constante hace miles de millones de años, genera un inducido capaz de convertir al globo terrestre en una máquina dinamoeléctrica. Eso no ocurre en otros planetas rocosos.
                   Es muy probable que durante los procesos descritos, aún convulsos, de asentamiento y constitución de nuestro planeta, la gran cantidad de calor desprendido pulsase hasta la superficie, provocando erupciones volcánicas e intensos movimientos telúricos, de gran importancia e influencia en la formación y evolución de la atmósfera terrestre.
                   Describir un orden de condensaciones, deposiciones y reacciones químicas subsiguientes es una labor verdaderamente difícil por lo que hay de reconstrucción de un pasado ignoto a partir del hilo conductor retrogresivo de los supuestos geoquímicos del presente. Según Alexandre Dauvillier hubo una secuencia de acontecimientos en la formación de la Tierra que probablemente fueron como sigue, por este orden natural: 1º Material solar en estado atómico; Formación de nitruros y carburos metálicos. Atmósfera formada por hidrógeno, helio y óxidos; 3º Formación de vapor de agua por la reducción de los óxidos férricos al ser sometidos a la influencia del hidrógeno; 4º Descomposición de carburos y nitruros por la acción del vapor de agua. Generación de hidrocarburos, amoníaco y pirogénesis de moléculas  orgánicas. 5º Flujo del vapor de agua sobre los hidrocarburos gaseosos y consiguiente descomposición de los mismos. Formación de monóxido de carbono y posteriormente de anhídrido carbónico. Los compuestos hidrogenados son sustituidos por otros oxigenados, como la sílice; 6º Evolución de los silicatos. Consolidación de las rocas y, en general, de la litosfera. Condensación de los océanos, que se enfrían progresivamente y disuelven el gas carbónico y el amoníaco. Atmósfera de nitrógeno y vapor de agua.
                   La atmósfera primitiva de la Tierra contenía casi con seguridad una gran abundancia de elementos como helio, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, neón, carbono, etc., y otros muchos más en proporción decreciente. Estos gases eran un reflejo fiel de los que poseía la nube interestelar que dio origen al Sistema Solar. No obstante, como la superficie terrestre era mucho más caliente que en la actualidad, muchos de los gases que prevalecían entonces debieron evaporarse y perderse en el espacio exterior. Por su parte, la gravedad tampoco pudo retener todos los expansivos gases calientes que componían la atmósfera primitiva. Es patente que en la actualidad el aire que respiramos debe tratarse de una atmósfera secundaria adquirida por nuestro planeta en un desarrollo evolutivo continuado a lo largo de millones de años.
                   Recordemos que la génesis química de los planetas, según Urey, requiere un inicio de la condensación en torno a los mil quinientos grados Kelvin. Pero el enfriamiento no se produjo en todas partes al mismo tiempo. De la misma forma que un cubito de hielo se congela desde fuera hacia adentro, debió ser la superficie de la Tierra primaria la que inició el proceso de enfriamiento paulatino hasta transformarse en roca, mientras que todavía quedó atrapado un intenso calor interno bajo la corteza terrestre. Así, el proceso de cristalización de Rosenbuch establece una secuencia de acontecimientos mineralógicos que seguirían un orden de diferenciación geoquímica propio de las condiciones ambientales del planeta Tierra en ese momento. Concretamente se inicia con el proceso denominado por Fersman, protocristalización.
                   Según estudiaron V. Obruchev y A. N. Zavaritzky en los yacimientos de los Urales mejor conservados, primero se depositaron los minerales accesorios: óxidos, espinelas, apatito, titanita, circón, silicatos ferromagnesianos y silicatos cálcicos o de metales alcalinos. También lo hicieron elementos pesados como, micas, plagioclasas sódico-cálcicas y sódico-potásicas, ortosa, feldespatoides, etc. y en último lugar sulfuros diversos y metales. De ese modo, pues, es como se segregaron los minerales constituyentes de las rocas llamadas básicas y ultrabásicas. El enfriamiento relativo en la parte más profunda de la corteza terrestre, produjo un enriquecimiento de las deposiciones originadas a partir de un magma silicatado. El predominio correspondió a un largo rosario de elementos pesados, sobre todo hierro, titanio, cobalto, níquel, cromo, vanadio y alguno más raro como el platino.
                   En un proceso de transición posterior, los magmas residuales alcalinos cuarcidioríticos y granidioríticos que estaban compuestos sobre todo por iones y átomos demasiados grandes o demasiado pequeños, "flotaban" por encima de los ya consolidados y cristalizaron más tarde en la etapa llamada de mesocristalización. La secuencia formativa es la de los magmas sieníticos y sieníticoalcalinos junto a los graniticoalcalinos, por un lado, y los sieniticonefelínicos, por otro.
                   La fase pregeológica de la Tierra termina al formarse totalmente la primitiva corteza, que coincide con la consolidación de las pegmatitas graníticas, y que se conoce con el nombre de telocristalización. En un proceso simultáneo al que acabamos de describir se realizó la cristalización de los elementos calcohidrófilos a partir de la condensación mineralógica proveniente de masas gaseosas y vapores de origen neumatolítico en el seno de aguas termales, es decir, de procedencia hidrotermal. El resultado fue la presencia muy activa de manifestaciones energéticas. Volcanes, terremotos, géiseres, emanaciones gaseosas y otros muchos sucesos geológicos expelieron el vapor y el calor retenidos, a través de las grietas y las fisuras de la superficie. Aunque en la actualidad también se producen esa clase de fenómenos, son mucho más restringidos en su actividad y más localizados geográficamente que hace varios miles de millones de años. Es casi seguro que entonces las pulsiones geológicas debieron ser mucho más frecuentes y extendidas. Se arrojaron al exterior, enormes cantidades de vapor de agua, nitrógeno y anhídrido carbónico junto con cantidades masivas de cenizas y polvo, además de hidrógeno, oxígeno, carbono y otras clases de gas. Una nueva atmósfera se estaba gestando por la exhalación desde las entrañas de la Tierra de los componentes indicados.
                   La segunda atmósfera de nuestro planeta se fue estabilizando gradualmente. Al proseguir el enfriamiento de la corteza terrestre, los gases atmosféricos eran expulsados con menor violencia y ya no se perdían en el espacio exterior. El nitrógeno liberado por la desgasificación enriqueció de forma estable la atmósfera, casi como la conocemos ahora. Los océanos se formaron lentamente como consecuencia de la transformación del vapor de agua en agua líquida. En presencia de esta misma agua que se iba acumulando, el anhídrido carbónico reaccionó con las rocas silicatadas, formando rocas calizas de origen mineral por todo el mundo. Desde ese momento se inició ya, el tercer periodo de diferenciación geoquímica, denominado exogénesis, con las deposiciones de sedimentos que podían ser hidrolizados, oxidados, carbonatados, evaporados, etc. En un principio, la presencia de oxígeno puro debió ser relativamente abundante, pero desapareció con gran rapidez al reaccionar con hidrógeno que al formar más agua, fue a aumentar el nivel de los océanos o se combinó con minerales de la superficie formando óxidos férricos que se encuentran muy distribuidos por toda la superficie terrestre. El oxigeno respirable, mucho más atenuado en su actividad que el original, y la capa protectora de ozono surgieron mucho más tarde, después de que las plantas colonizaran toda la superficie terrestre.


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