Archivo de la categoría: Didáctica

Materiales, herramientas y técnicas para la enseñanza de la geología.

Cambio climático, Didáctica, Geología planetaria, Historia de la Geología, Paleoclima

Eclipses de Sol y Geología, una relación inesperada

Deja un comentario

Autoría: Gabriel Castilla Cañamero

Mi padre me había explicado la teoría de los eclipses, y yo la había comprendido bastante bien. Quedábame, empero, un resto de desconfianza. ¿No olvidará la Luna la ruta señalada por le cálculo? ¿Se equivocará la ciencia? […]. Se comprenderá fácilmente que el eclipse de 1860 fuera para mi tierna inteligencia luminosa revelación. Caí en la cuenta, al fin, de que el hombre, desvalido y desarmado enfrente del incontrastable poder de las fuerzas cósmicas, tiene en la ciencia redentor heroico, poderoso y universal instrumento de previsión y de dominio.

Santiago Ramón y Cajal. Recuerdos de mi vida, 1917

Como acabamos de leer, el padre de la neurología descubrió su vocación por la ciencia con apenas 8 años gracias al eclipse solar del 18 de julio de 1860. Y no ya por la visión de la corona solar en todo su esplendor (Figura 1), sino por la certeza asombrosa con la que se predijeron y anunciaron en los periódicos aquel fenómeno natural.

La imagen muestra una representación histórica de la corona solar durante un eclipse total de Sol. En el centro se observa un gran círculo negro, correspondiente a la Luna, que oculta el disco solar. El borde del círculo aparece rodeado por una franja clara e irregular. Desde esa zona luminosa parten miles de líneas blancas muy finas, dispuestas radialmente, que se extienden hacia el exterior como una aureola. Estas líneas representan la corona solar, visible únicamente cuando la Luna bloquea la luz directa del Sol durante un eclipse total. La imagen tiene aspecto de grabado antiguo, con fuerte contraste entre el negro del fondo y los trazos claros de la corona.
Figura 1. Aspecto de la corona solar durante el eclipse que contempló Cajal con 8 años, según un dibujo publicado por Camille Flammarion en Les terres du ciel (1877). Fuente: biblioteca del autor

Predecir la hora a la que se producirá la totalidad de un eclipse de Sol en un lugar concreto de la superficie terrestre no es una tarea sencilla, pues requiere manejar múltiples variables, entre ellas dos escalas de tiempo distintas: el Tiempo Terrestre y el Tiempo Universal.

  • El Tiempo Terrestre (TT) es una escala de tiempo basada en la Mecánica Celeste.

Es el reloj que se emplea en astronomía para calcular las posiciones orbitales de la Tierra y la Luna en el espacio (las efemérides), y por tanto para predecir cuándo se producirá un eclipse. Como vemos en la Figura 2, la punta del cono de sombra que proyecta la Luna sobre la Tierra (umbra) determina la banda de totalidad, una franja de terreno que rara vez supera los 250 kilómetros de ancho. Solo quienes se encuentran dentro de esta región pueden observar la ocultación completa del Sol.

  • El Tiempo Universal (TU) es la escala de tiempo basada en la rotación de la Tierra.

Desde la infancia aceptamos que un día tiene  24 horas, y es en este intervalo de tiempo donde encajamos las rutinas de nuestra vida. Pero este valor no es exacto. En del siglo XVII se estableció el llamado día sidéreo, entendido como el tiempo que invierte el planeta en realizar una rotación tomando como referencia la observación de una estrella. Esta técnica permite calcular el tiempo real de rotación con enorme exactitud en 23 horas, 56 minutos y 4,091 segundos. Cronometrar el día sidéreo durante siglos permitió descubrir que el tiempo que la Tierra emplea en completar una rotación no es un valor constante.

La imagen representa de forma esquemática cómo se produce un eclipse solar total. En el extremo izquierdo se ve el Sol, grande y luminoso. Entre el Sol y la Tierra aparece la Luna, situada de manera que bloquea parte de la luz solar. Desde la Luna salen dos conos de sombra hacia la Tierra: uno más oscuro y estrecho, identificado como umbra, y otro más amplio y tenue, identificado como penumbra. La umbra alcanza la superficie terrestre en una zona pequeña, donde se produce la totalidad del eclipse. En la Tierra se distingue Europa, el norte de África, Groenlandia y parte del Atlántico. Una franja curva de color azul marca el camino de totalidad del eclipse solar total del 12 de agosto de 2026. Esta franja indica los lugares desde los que el Sol quedará completamente oculto por la Luna durante unos instantes. También aparece una línea naranja discontinua, situada más al sur, que representa un camino de totalidad hipotético asociado a una rotación terrestre ligeramente diferente. En la parte superior derecha se indica el eje de rotación de la Tierra.
Figura 2. Este diagrama ilustra el eclipse solar total del 12 de agosto de 2026. La franja de totalidad (ápice de la umbra) se muestra en azul. La línea punteada (naranja) muestra una variación basada en una hipotética rotación ligeramente diferente a la actual. El Sol, la Luna y la Tierra no están representados a escala real. Fuente: ChatGPT/Gabriel Castilla.

Lo que maravilló al joven Cajal fue descubrir que la ciencia dispone de herramientas  para calcular qué año, qué día, a qué hora, en qué lugar y durante cuánto tiempo se proyectará la umbra lunar sobre una cierta región de la superficie terrestre. Pero he aquí una paradoja: puesto que la velocidad de rotación de la Tierra no es constante, podemos hacer predicciones bastante exactas con varios siglos de antelación, pero no podemos reconstruir los eclipses del pasado con la misma seguridad. Veamos por qué.

Una máquina del tiempo escacharrada: la paradoja del eclipse

El desajuste entre el Tiempo Terrestre  (TT) y el Tiempo Universal (TU) es lo que en Geofísica se conoce como Delta T (DT) de manera que se puede escribir como

DT=TT−TUDT = TT-TU


En la práctica DT es una medida de los cambios que experimenta la rotación de la Tierra a lo largo del tiempo por aceleración o por frenado; y la mejor forma de entenderlo es mediante un ejemplo.  

Imaginemos que queremos trazar la banda de totalidad de un eclipse ocurrido en el año 136 a. de C. Si asumimos que la rotación de la Tierra es como un reloj perfecto y por tanto empleamos solo el tiempo de la Mecánica Celeste (TT), obtenemos un mapa como el de la Figura 3. Pero,¿cómo podemos comprobar que nuestros cálculos son acertados? En teoría no podemos hacerlo directamente, pues para ello necesitaríamos disponer de una máquina del tiempo que, o bien nos permita viajar al pasado, o bien nos permita comunicarnos con alguien de aquella época para que nos diga si hemos acertado o no.

Afortunadamente sí disponemos de una tecnología que nos permite remontar el tiempo: la escritura. Si alguna persona del año 136 a. de C. observó el eclipse, lo registró mediante algún tipo de escritura, y además tenemos la fortuna de que este documento perdure los más de 2.160 años que nos separan, entonces podremos saber con seguridad si hemos acertado con nuestros cálculos. Y esto es exactamente lo que sucedió, alguien que sabía de astronomía registró en una tablilla de arcilla un eclipse total de Sol que fue visible desde la ciudad de Babilonia hacia el mediodía del 15 de abril del año 136 a. de C.

La imagen muestra un mapa explicativo sobre la velocidad de rotación de la Tierra a partir de un eclipse solar registrado en Babilonia en el año 136 a. C. El mapa abarca desde el Atlántico y Europa occidental hasta Asia central, incluyendo el Mediterráneo, el norte de África, Oriente Próximo y parte de Asia. Sobre el mapa aparecen varias líneas verticales de referencia, marcadas como 3 grados oeste, 44,5 grados este y 67 grados este, además de una línea horizontal correspondiente a 32,5 grados norte. Babilonia está señalada con un pequeño icono dorado en la zona de Mesopotamia, cerca de esa latitud. La línea azul continua, situada muy al oeste de Babilonia, indica dónde habría pasado la totalidad del eclipse si se asumiera una rotación terrestre constante. Esta trayectoria cruza el Atlántico oriental, el oeste de Europa y el norte de Europa. La línea marrón discontinua, mucho más oriental, representa una segunda estimación: el recorrido que tendría la totalidad si se considerara únicamente el alargamiento del día producido por la fricción de las mareas. Esta línea pasa por el noreste de África, Oriente Próximo y Asia central. La comparación entre ambas trayectorias muestra que ninguna coincide exactamente con Babilonia. Como el eclipse fue observado y registrado desde esa ciudad, el diagrama sugiere que, además del frenado por mareas, tuvieron que intervenir otros factores que modificaron la rotación terrestre. El pie de figura indica que una parte importante de esa corrección tiene origen geológico.
Figura 3. Los registros babilónicos nos ofrecen datos precisos del recorrido que siguió la línea de totalidad durante un eclipse solar del año 136 a. de C. Si la velocidad de la Tierra hubiera sido la actual, la línea de totalidad habría pasado muy al oeste de Babilonia (línea oscura continua). Suponiendo que el único factor que afecta a la rotación de la Tierra es la fricción debida a las mareas, la línea se habría desplazado hacia el este (línea discontinua marrón). Dado que el eclipse fue visto y registrado desde la ciudad de Babilonia, algún factor acelerante de la velocidad de rotación debe haber contrarrestado en parte el efecto de las mareas. Una parte esencial de esa corrección es de naturaleza geológica. Fuente: ChatGPT/Gabriel Castilla.

Conociendo la fecha exacta y sabiendo que la rotación de la Tierra realmente no es constante, que la línea de totalidad calculada no coincida con la que fue realmente se debe a que nos hemos equivocado de una de estas dos formas:

Posibilidad 1: el eclipse se produce antes de lo previsto porque la rotación es más rápida.

Posibilidad 2: el eclipse se retrasa porque la rotación es más lenta.

Puesto que el eclipse se vio desde Babilonia, y lo sabemos porque su registro se conserva en una tablilla de barro que hoy se encuentra en el Museo Británico, podemos ajustar los cálculos teóricos con la realidad y saber si la rotación terrestre se ha frenado o se ha acelerado en estos más de 2.160 años que nos separan.  Y es así como podemos viajar en el tiempo para estimar el valor de Delta T.

Esta técnica, ideada inicialmente por el astrónomo Edmund Halley en 1695, ha sido desarrollada en las últimas cuatro décadas por el también astrónomo y geofísico británico F. Richard Stephenson sobre la base de unos 4.000 registros astronómicos de todo el mundo antiguo. Comparando la trayectoria de la umbra calculada (recorrido teórico) con las descripciones que otros astrónomos nos legaron (recorrido real), se ha podido establecer que la duración del día aumenta, en promedio, entre 1,7 y 1,8 milisegundos por siglo. Y como se trata de un valor que se va acumulando, para el eclipse del año 136 a. de C. habría supuesto un retraso de casi 4 horas.

Así pues, un eclipse no solo permite comprobar la precisión de la Astronomía; también puede funcionar como un tacógrafo de la rotación terrestre. Allí donde una sombra antigua no cae exactamente donde debería, empieza a hacerse visible la huella de la Geología.

El registro histórico de eclipses en España: una sorpresa a la vuelta de la esquina.

El registro de eclipses solares anteriores al año 1500 es muy pobre. De los 21 que se pudieron observar desde la Península Ibérica durante la Baja Edad Media solo nos ha llegado información de 2, de lo que se deduce que la tasa de registro y conservación es inferior al 10%. ¿Cómo se explica que un fenómeno natural tan impresionante no haya dejado más registros? Cuatro son las razones que explican esta laguna de información:

1. Son muchos más los documentos que se pierden que los que se conservan. Pensemos por un momento en qué tipo de registro dejaremos a las sociedades del futuro si nuestras bases de datos electrónicas sufrieran algún daño. Las tablillas de barro han demostrado ser más resistentes que el papel y (posiblemente) más que cualquier soporte magnético.

2. La distribución temporal de los eclipses no es homogénea. Hay siglos en los que solo hubo tres eclipses mientras que en otros se pudieron observar hasta ocho.

3. Los eclipses que se producen a primera y última hora del día son más difíciles de ver.  Cualquier fenómeno astronómico que suceda cerca del horizonte se puede ver afectado tanto por la inestabilidad atmosférica como por los obstáculos propios del paisaje (árboles, montañas, edificios, etc.).

4. La demografía y el perfil educativo. Recordemos que hasta el siglo XVI la España peninsular apenas contaba con una población de cinco millones de personas, en su mayor parte analfabetas.

Rastrear los escasos registros que se han conservado requiere cierta habilidad detectivesca. Los testimonios más antiguos datan de la época visigoda, concretamente del año 612, cuando el rey Sisebuto redactó el poema Epistola Sisebuti donde explica la naturaleza de los eclipses. Esta carta estaba dirigida a Isidoro, obispo de Sevilla, en agradecimiento por su obra De natura rerum, publicada aquel mismo año e igualmente consagrada a la Astronomía. Algunas investigaciones plantean que la razón por la que estas dos obras vieron la luz en aquel momento puede estar relacionada con el hecho de que entre los años 601 y 609 se pudieron observar desde Toledo hasta seis eclipses parciales de Sol.

Sin embargo, aún habrían de transcurrir más de tres siglos hasta que un eclipse de Sol fuera registrado con detalle desde la península. Ocurrió en la mañana del 19 de julio del año 939, en el momento en el que el ejército del rey leonés Ramiro II se disponía a enfrentarse a las tropas del califa Abd al-Rahman III frente a los muros de la ciudad de Simancas. El hecho quedó plasmado en los Anales castellanos por su singular coincidencia histórica.

Igualmente importante es el eclipse recogido en el Llibre dels fets del rei En Jaume, donde se relata cómo el 3 de junio de 1239 el rey Jaime I de Aragón observó un eclipse singularmente largo desde Montpellier. Sabemos que la trayectoria de la umbra pasó por la vertical de Zaragoza y Soria, y es en esta última ciudad donde se conservan dos inscripciones que lo conmemoran: una se encuentra en el claustro de la concatedral de San Pedro, y la otra se descubrió en 1970 entre las ruinas de la iglesia de San Nicolás y se conserva en el Museo Numantino.

Pero sin duda el hallazgo más sorprendente tuvo lugar en Sos del Rey Católico (comarca de las Cinco Villas, Zaragoza) en 2003.  Cualquiera que atraviese el soberbio arco de medio punto que da acceso a la Plaza de la Villa puede ver una tosca inscripción aparentemente ininteligible (Figura 4). La historiadora Loli Ibáñez y el investigador Julio Torres Lázaro se propusieron resolver el misterio. Tras un laborioso proceso la inscripción desveló su mensaje: Anno Domini MCCC:L:IIII XVII die septembris:hora prima:obscura uit sol [en la hora prima del 17 de septiembre del año de Nuestro Señor  de 1354, se oscureció el sol].

Esta inscripción constituye el registro in situ más completo y preciso de todos los descubiertos en España hasta la fecha, y fue utilizada por los matemáticos María José Martínez Usó y Francisco José Marco Castillo para confirmar que la rotación de la Tierra se está frenando lentamente.

La imagen compara dos vistas de una misma inscripción grabada en piedra. En la fotografía de la izquierda se observa un sillar de superficie beige y rugosa, integrado en un muro o estructura pétrea. Sobre él aparecen varias líneas de letras incisas, pero el bloque está colocado en una orientación que no coincide con la posición original del texto. Por ello, la inscripción resulta difícil de leer a simple vista. En la fotografía de la derecha se muestra la misma pieza aislada visualmente y girada, de modo que las líneas de texto quedan orientadas de forma más adecuada para su lectura. La inscripción aparece distribuida en varias líneas horizontales, con letras talladas de manera manual, de tamaño desigual y con algunos trazos erosionados. En la parte inferior derecha se aprecia un signo o conjunto de trazos más grandes, similar a una marca final o elemento decorativo. La comparación entre ambas imágenes permite entender el proceso de documentación: primero se fotografía la inscripción tal como se conserva en el sillar y después se rota la imagen para interpretar mejor el texto.
Figura 4. Como se puede apreciar en la fotografía de la izquierda, las letras fueron grabadas sobre un sillar que en la actualidad se encuentra girado respecto a la que debió ser su posición original, por lo que la primera tarea consistió en fotografiar el texto y girar la imagen para facilitar su lectura (fotografía de la derecha). Esta inscripción constituye el registro in situ más completo y preciso de todos los descubiertos en España. Fotografías de Gabriel Castilla y Loli Ibáñez.

Los milisegundos perdidos: el factor geológico

Tres procesos invisibles luchan por el control de nuestro tiempo, y para entender cómo actúan debemos recurrir al concepto de conservación del momento angular.

La idea puede parecer abstracta, pero la hemos visto en acción muchas veces. Basta observa a alguien patinando durante una pirueta. Cuando extiende los brazos, su masa queda distribuida a mayor distancia del eje de giro y la rotación se vuelve más lenta. Sin embargo, cuando recoge los brazos contra el cuerpo comienza a girar más rápidamente. Lo que sucede es que el sistema “patinador” conserva una magnitud física denominada momento angular, una especie de  “cantidad de giro” que permanece constante mientras no actúen fuerzas externas importantes. Al acercar la masa al eje de rotación disminuye la inercia rotacional y, para compensarlo, aumenta la velocidad de giro (Figura 5).

La imagen explica el efecto que se produce en el patinaje artístico de conservación del momento angular, mediante dos dibujos de una persona patinando sobre hielo en rotación. En la parte izquierda, la persona tiene los brazos abiertos en horizontal siendo una mayor masa extendida”, “mayor inercia” y “rotación más lenta”. La masa del cuerpo está más alejada del eje de rotación, por lo que cuesta más girar rápidamente. En el caso de la derecha, los brazos están pegados al cuerpo por lo que la masa está más concentrada, cuesta menos girar y puede girar más rápido.
Figura 5. Una persona patinando que gira sobre sí misma puede modificar su velocidad de rotación simplemente cambiando la distribución de su masa al estirar o encoger sus brazos. Con los brazos extendidos aumenta su momento de inercia y gira más lentamente; al recogerlos disminuye la inercia y aumenta la velocidad de giro. Como el momento angular total se conserva, la aceleración no requiere ningún aporte externo de energía. La Tierra experimenta un fenómeno análogo cuando procesos geológicos y climáticos redistribuyen masas de hielo, agua y roca respecto a su eje de rotación. Fuente: ChatGPT/Gabriel Castilla.

El sistema Tierra se comporta exactamente igual que las personas que hacen patinaje artístico, pues se trata de un sistema dinámico en el que océanos, atmósfera, casquetes polares y masas continentales redistribuyen continuamente enormes cantidades de materia. Cuando esa redistribución acerca masa al eje terrestre, la rotación se acelera ligeramente; cuando la aleja, se ralentiza. En este juego tres son los procesos que destacan por encima de todos los demás:

Proceso 1. El freno mareal. La atracción gravitatoria de la Luna deforma las masas de agua de los océanos, creando las protuberancias de marea. Puesto que la Tierra gira más rápido que el periodo orbital de la Luna, la fricción del agua contra los fondos oceánicos actúa como un freno, absorbiendo energía rotacional. Parte de la energía se disipa en forma de calor, mientras que el intercambio de momento angular tiene dos efectos simultáneos:

1º. La Tierra se frena (aumenta Delta T) a un ritmo medio de +2,3 milisegundos por siglo.

2º. La Luna se aleja de la Tierra unos 3,8 cm cada año, según confirman las mediciones realizadas mediante Lunar Laser Ranging.

¿Sabías que…
… en 1963 el paleontólogo John W. Wells demostró de forma empírica que la rotación de la Tierra se está ralentizando gradualmente debido a la fricción de las mareas?

Estudiando corales fósiles del orden Rugosa descubrió que estos organismos, además de bandas de crecimiento anuales, poseían líneas microscópicas de crecimiento diarias asociadas a las mareas. Al contar unas 400 líneas diarias por cada ciclo anual,  pudo determinar que en el período Devónico (hace unos 380 millones de años), el año tenía unos 400 días y la duración del día era de aproximadamente 22 horas.

Proceso 2. El acoplamiento entre el Núcleo y el Manto terrestre. El núcleo metálico terrestre interacciona con la parte inferior del manto, una región irregular sometida a enormes presiones e intensos campos magnéticos, lo que produce fluctuaciones en el tiempo de rotación que pueden alcanzar los 4 milisegundos por década.

Proceso 3. El acelerador postglacial. Hace unos 11.500 años desaparecieron los grandes campos de hielo que cubrían el hemisferio Norte. Se estima que el casquete glaciar Laurentino (Canadá/EE.UU.) alcanzó un grosor de 4.000 m; mientras que el casquete glaciar Fennoscándico (Europa) tuvo un espesor de hasta 3.000 m. Para hacernos una idea de lo que esto significa, pensemos que una columna de hielo glaciar de 1 m2 de superficie y 1.000 m de espesor equivale a una columna de 600 coches presionando sobre cada metro cuadrado de corteza. Si multiplicamos esta presión por 3 o por 4, y puesto que los casquetes de hielo (técnicamente llamados indlandsis) tenían una escala continental y se extendían millones de kilómetros cuadrados, podemos hacernos una idea de la enorme presión a la que se vio sometida la corteza terrestre.

La imagen es un mapa global en el que se representan dos tipos de información. Por un lado, aparecen señaladas con tramas de líneas las áreas que estuvieron cubiertas por grandes mantos de hielo durante el Último Máximo Glacial, hace unos 21.000 años. Estas zonas se concentran sobre todo en Canadá, el norte de Estados Unidos, Groenlandia, Escandinavia, el norte de Europa y partes del norte de Asia. Por otro lado, el mapa utiliza una escala de colores para mostrar el movimiento vertical actual de la corteza terrestre, medido en milímetros por año. La leyenda, situada a la izquierda, va desde valores negativos, que indican movimiento descendente, hasta valores positivos, que indican movimiento ascendente. Las zonas en blanco y azul muestran los mayores ascensos, que se localizan principalmente en áreas que soportaron grandes espesores de hielo, como Canadá, Groenlandia y Escandinavia. Esto se interpreta como un rebote de la corteza tras la pérdida del peso del hielo. En otras regiones predominan colores amarillos, naranjas y rosados, que indican movimientos descendentes o ascensos menores. Estos reajustes no se limitan a las antiguas zonas glaciadas, sino que afectan a la distribución vertical de la superficie terrestre a escala planetaria y pueden modificar las líneas de costa.
Figura 6. Este mapa muestra la localización y extensión de los grandes mantos de hielo (superficie con barras) durante el Último Máximo Glacial (hace unos 21.000 años) y el actual reajuste isostático de la corteza terrestre. En los lugares donde el espesor del hielo fue mayor (y por tanto mayor fue la carga), la corteza ha ascendido hasta 1 km. Estos reajustes topográficos suponen cambios significativos en las líneas de costa de todo el planeta. Fuente: adaptado de Schneider, 1997.

La corteza terrestre (litosfera) tiene cierta rigidez, pero el manto sobre el que reposa se comporta a largo plazo como un fluido viscoso similar a la plastilina. Bajo este enorme pero la corteza se hundió un metro por cada tres metro de hielo, de lo que se deduce que en algunos lugares la corteza llegó a hundirse un kilómetro. Este movimiento del manto debido a las variaciones de carga en la corteza se llama isostasia (Figura 7). Al desaparecer el hielo, la corteza intenta recuperar su nivel pero, como el manto es muy viscoso, el ascenso es muy lento.

La imagen representa una secuencia temporal del reajuste isostático producido por la carga y posterior desaparición de un gran manto de hielo. El esquema está dividido en tres momentos.
Figura 7.  Secuencia de ajuste isostático en los últimos 11.500 años, primero por hundimiento de la corteza como respuesta al peso del hielo glaciar, y posteriormente por ascenso como respuesta a la fusión del hielo y la consecuente pérdida de carga. Un ejemplo de la relación que existe entre el clima y el relieve. Fuente: ChatGPT/Gabriel Castilla.

En su ascenso la masa del planeta se desplaza hacia el eje de rotación, un movimiento que siguiendo el símil del patinador equivale a acercar sus brazos al cuerpo para girar más rápido, y es por eso que la pérdida de hielo acelera la rotación terrestre. Pero, ¿cuánto se acelera la Tierra por efecto del ajuste isostático posglacial?

Como hemos visto, existe una discrepancia fundamental entre el valor medio del frenado mareal (+2,3) y la tendencia observada empíricamente con los eclipses (1,7 a 1,8). Esta diferencia de unos 0,5 o 0,6 milisegundos es la firma geofísica directa del deshielo y el ajuste isostático que se viene produciendo en los últimos 10.000 años. La validación de este valor mediante el análisis de eclipses históricos ayuda a contrastar los modelos de viscosidad del manto y la respuesta de la litosfera ante la descarga de enormes masas de hielo. De este modo, una sombra observada en la antigüedad acaba conectando con los cambios climáticos asociados al final de la última glaciación.

 Y todo esto, ¿para qué sirve?

En este punto, podemos preguntarnos qué utilidad tiene saber si la Tierra tarda unas milésimas de segundo más o menos en completar una rotación. La pregunta es legítima. El estudio histórico de los eclipses no nos hace la vida más cómoda de una forma inmediata (no nos hace la cama, como se suele decir), pero esa no es la única manera de medir el valor del conocimiento.

La ciencia también sirve para establecer conexiones invisibles. Descubrir que una sombra proyectada por la Luna sobre Babilonia hace más de dos mil años puede contener información sobre la fricción de las mareas, la viscosidad del manto terrestre y el cambio climático que desencadenó el deshielo de los indlandsis del hemisferio norte, nos revela que la Tierra no es un escenario inmóvil sobre el que ocurren los acontecimientos, sino un sistema dinámico en el que la Astronomía, la Geología, la Física y la Historia forman parte de una misma trama.

Quizá la verdadera utilidad de esta historia sea precisamente la que intuyó Cajal siendo todavía un niño: que la ciencia permite anticipar lo que parece inalcanzable, ordenar lo que parece misterioso y descubrir en los fenómenos naturales una regularidad profunda. No sabemos si alguna de las millones de personas jóvenes que contemplarán los eclipses visibles desde España en 2026, 2027 y 2028 sentirá algo parecido. Dos de estos eclipses serán totales y uno anular, una coincidencia excepcional que convertirá la península ibérica en un escenario privilegiado para mirar al cielo.

Tal vez la mayoría de quienes presencien el eclipse solo recuerde la emoción de ver cómo el día se oscurece durante unos minutos. Pero quizá alguien, en medio de esa oscuridad inesperada, se haga una pregunta. Y a veces basta una simple pregunta para arrojar un poco de luz sobre las tinieblas.

Bibliografía

Castilla, G. (2013). Días extraños. Astronomía, Nº 173, pp. 74-75.

Castilla, G. (2014). El cielo de Cajal. Astronomía, Nº 180, pp. 68-69.

Flammarion, C. (1877). Las tierras del cielo: Astronomía popular. Traducido por J. S. Flórez. Madrid: Imprenta y Librería de Gaspar.

Jaime I de Aragón. (2003). Libro de los hechos (J. Butiñá Jiménez, trad.). Editorial Gredos.

Lambeck, K. (2005). The Earth’s Variable Rotation: Geophysical Causes and Consequences. Cambridge University Press.

Martín, J. C. (2009). Los Annales Castellani Antiquiores y Annales Castellani Recentiores: edición y traducción anotada. Territorio, Sociedad y Poder, (4), 203-226.

Martínez, M. J. y Marco F. J. (2010). Delta T and Tidal Acceleration Values from Three European Medieval Eclipses. En: Proceedings of the Journées 2010 «Systèmes de référence spatio-temporels, pp. 213–214.

Morrison, L. V. y Stephenson, F. R. (2002). Ancient Eclipses and the Earth’s Rotation. Highlights of Astronomy, Vol. 12, pp. 338-341.

Morrison, L. V. y Stephenson, F. R. (2004). Historical Values of the Earth’s Clock Error ΔT and the Calculation of Eclipses. Journal for the History of Astronomy, Vol. 35 (3), pp. 327-336.

Ramón y Cajal, S. (2006). Recuerdos de mi vida. Edición de J. Fernández Santarén. Madrid: Grupo Planeta.

Ruiz Ezquerro, J. J. (2000). Eclipse de Sol en el Siglo XIII documentado epigráficamente en Soria. Revista de Soria, Nº 31, pp. 99-101.

Schneider, D. (1997). La subida de los mares. Investigación y Ciencia, Nº 248, pp. 67-73.

Scrutton C. T. (1965). Periodicity in Devonian coral growth. Palaeontology, Vol. 7, pp. 552-558.

Soto Posada, G. (2019). Traducción de De Natura Rerum. Isidoro de Sevilla. Escritos, Vol. 27, Nº 58, pp. 143-197.

Stephenson, F. R. (1982). Eclipses históricos. Investigación y Ciencia, Nº 75, pp. 94-104.

Stephenson, F. R. (2003). Historical eclipses and Earth’s rotation. Astronomy & Geophysics, Vol. 44 (2), pp. 222-227.

Torres Lázaro, J. y Ibáñez San Millán, L. (2004). Dos nuevas inscripciones en Sos del Rey Católico: fecha de realización del soportal del mercado y referencia a eclipse solar. Boletín Arkeolan, Nº 12, pp. 103-106.

Wells, J. W. (1963). Coral growth and geochronometry. Nature, Vol. 197, pp. 948-950.

Cambio climático, Didáctica, Geología como profesión, Minerales y rocas

De los minerales a las energías limpias: la Geología que no vemos en la transición ecológica

Deja un comentario

Iván Martín Méndez y Ana Isabel Casado Gómez

Hoy, 5 de junio, Día Mundial del Medio Ambiente, y en pleno impulso de la transición ecológica, solemos imaginar un futuro limpio: aerogeneradores girando en el horizonte, paneles solares captando la luz del sol o ciudades solo con coches eléctricos. Es una imagen optimista… pero incompleta. Porque detrás de ese mundo más sostenible hay algo que rara vez se menciona: la necesidad de una enorme cantidad de recursos minerales para que sea posible.

La realidad es sencilla, aunque a veces sorprendente: para producir energía limpia, necesitamos materiales. Y no pocos. Porque la transición energética no empieza en un enchufe ni en un aerogenerador. Empieza mucho antes. Empieza en los minerales que hacen posibles todas esas tecnologías.

Cambiar de energía es también cambiar de materiales

Durante más de un siglo, nuestra sociedad ha dependido sobre todo de los combustibles fósiles. Carbón, petróleo y gas han sido la base del crecimiento industrial. Pero la transición ecológica nos obliga a cambiar ese modelo. La tendencia actual apunta hacia la descarbonización, es decir hacia la reducción progresiva de las emisiones de carbono procedentes de la combustión de combustibles fósiles, como camino necesario para construir un futuro más sostenible. Sin embargo, este cambio no significa dejar de depender de los recursos naturales, significa cambiar unos por otros.

Hoy el protagonismo lo tienen elementos como el litio, el cobre, las tierras raras o el silicio; los cuales los encontramos en la naturaleza formando parte de distintos minerales. Estos elementos, y los minerales donde se encuentran, son los componentes necesarios de la transición ecológica.

EL LITIO

El litio es un elemento que apenas se ha utilizado a lo largo de la historia, pero que ahora es fundamental para almacenar la energía en baterías. El litio aparece principalmente en dos grandes contextos geológicos: depósitos sedimentarios evaporíticos (salares) y rocas ígneas muy evolucionadas. En los salares, propios de cuencas sin salida al mar (cuencas endorreicas) en zonas áridas, el litio se concentra en salmueras por la evaporación progresiva del agua. Por otro lado, en ambientes ígneos, el litio se encuentra en rocas graníticas muy evolucionadas donde cristalizan minerales ricos en litio como la espodumena o la lepidolita (Figura 1).

Fotografía de una muestra una roca con distintos cristales minerales donde destaca la lepidolita en tonos violetas y lilas sobre fondo blanco gris. La roca tiene forma irregular y alargada, con una superficie rugosa y granular por los cristales. Presenta tonos predominantes violetas y lilas (lepidota) y grisáceos, con pequeñas zonas claras blanquecinas y algunas manchas ocres (otros minerales sin identificar).
Figura 1: Muestra con cristales de lepidolita (morado), uno de los principales minerales de los que se obtiene el litio procedente de Belvis de Monroy (Cáceres). Fuente: Museo Geominero (CN IGME-CSIC).

EL COBRE

El cobre es una de las materias primas más utilizadas a lo largo de la historia. Su importancia se debe a su alta conductividad eléctrica y térmica, su maleabilidad y su resistencia a la corrosión, cualidades que lo hacen fundamental para el cableado eléctrico, las redes energéticas, la electrónica y las energías renovables.

Sin cobre no hay electrificación

Desde el punto de vista geológico, el cobre se concentra principalmente en yacimientos asociados a procesos magmáticos e hidrotermales. Puede aparecer como cobre metálico muy puro llamado cobre nativo (Figura 2), en sulfuros como la calcopirita o la calcosina, y también en minerales secundarios formados por alteración, como la malaquita y la azurita.

Uno de los ejemplos más importantes en España es la mina de Riotinto, en Huelva, situada dentro de la Faja Pirítica Ibérica. Esta zona ha sido explotada desde la Antigüedad, incluso antes de época romana, y constituye uno de los distritos mineros históricos más relevantes de Europa.

Fotografía de una muestra de cobre nativo sobre fondo negro. El mineral aparece como una masa irregular y fragmentada, con bordes angulosos y superficie rugosa. Predominan los tonos gris oscuro, plateados y parduzcos, con pequeños reflejos metálicos y zonas de color cobrizo tenue. La muestra tiene aspecto compacto, pero con cavidades y relieves que le dan una textura quebrada y heterogénea.
Figura 2. Cobre nativo (Minas de Río Tinto, Huelva). Fuente: Museo Geominero (CN IGME-CSIC).

LAS TIERRAS RARAS

Las tierras raras son un grupo de 17 elementos esenciales para muchas tecnologías actuales, como los teléfonos móviles, los aerogeneradores, los vehículos eléctricos o algunos sistemas electrónicos avanzados.

Su nombre puede resultar confuso, ya que no son “tierras” en sentido geológico ni necesariamente elementos muy escasos. De hecho, algunos de ellos son más abundantes en la corteza terrestre que metales como el oro. El término procede del siglo XVIII, cuando se denominaba “tierras” a ciertos óxidos metálicos, que fue la forma en la que se identificaron inicialmente.

Tierras raras: ni son tierras ni siempre son raras

Su verdadera rareza no está tanto en su abundancia, sino en la dificultad para encontrarlas concentradas en yacimientos explotables y para separarlas unas de otras.

Desde el punto de vista geológico, las tierras raras se concentran principalmente en determinados minerales, como la monacita, la bastnasita o la parisita (figura 3) asociados a rocas ígneas muy evolucionadas, carbonatitas, depósitos aluviales y otros ambientes donde estos elementos pueden acumularse de forma significativa. La parisita, por ejemplo, es un carbonato de calcio y fluor además y cantidades variables de lantano, cerio o neodimio que puede encontrarse en algunas arenas minerales pesadas y en ciertos contextos magmáticos y metamórficos.

Fotografía de una muestra de parisita sobre fondo negro. El mineral aparece como un cristal alargado y prismático, de contorno casi rectangular, con los extremos algo redondeados e irregulares. Presenta tonos marrones, amarillentos y verdosos, con zonas translúcidas y brillo vítreo. La superficie muestra estrías verticales y pequeñas irregularidades, lo que le da un aspecto cristalino pero ligeramente desgastado.
Figura 3: Parisita (Mina Muzo, Boyacá, Colombia). Fuente: Museo Geominero (CN IGME-CSIC)

EL SILICIO

El silicio es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre, pero su importancia tecnológica actual es enorme. Es fundamental en la fabricación de paneles solares, componentes electrónicos, semiconductores y otros dispositivos relacionados con la transición energética y digital.

Silicio: del cuarzo al corazón de la tecnología

Desde el punto de vista geológico, el silicio se obtiene principalmente a partir del cuarzo (figura 4), un mineral formado por dióxido de silicio que aparece en muchas rocas, como granitos, areniscas y vetas hidrotermales. Sin embargo, para su uso industrial y tecnológico no sirve cualquier cuarzo, sino que se necesitan materiales de gran pureza. A partir de este cuarzo seleccionado se produce silicio metalúrgico y, mediante procesos posteriores de purificación, silicio de alta pureza para aplicaciones como las células fotovoltaicas de los paneles solares.

Fotografía de una muestra de cuarzo ahumado sobre fondo negro. El mineral aparece como un grupo de cristales prismáticos parcialmente transparentes, de color gris oscuro a pardo ahumado. Los cristales tienen caras planas y aristas definidas, con terminaciones puntiagudas y brillo vítreo.
Figura 4. Cuarzo ahumado, Cantera La Saludadora, Valdemanco (Madrid). Fuente: Museo Geominero (CN IGME-CSIC).

El litio, el cobre, las tierras raras y el silicio muestran que la transición energética no depende solo de nuevas tecnologías, sino también de los materiales que las hacen posibles. Todos estos elementos hay que obtenerlos de minerales, podemos deducir que, en el fondo, esta transición conlleva una transformación material: pasamos de consumir energía fósil a consumir minerales.

La escala del reto: más grande de lo que parece

A veces pensamos que las energías renovables son ligeras, casi inmateriales. Pero la realidad es muy distinta. La construcción de infraestructuras renovables requiere mover enormes cantidades de materiales.

Un parque eólico o solar, a gran escala, implica toneladas y toneladas de minerales extraídos, procesados y transportados.

Para hacernos una idea, para generar energía limpia para una población comparable a una ciudad como Ávila, de unos 60.000 habitantes (20.00 familias), necesitaríamos más de 100.000 paneles fotovoltaicos de 400W que necesitarían casi 1000 toneladas de materias primas como Aluminio, Plata, Cobre y Silicio. O bien necesitaríamos 15 aerogeneradores de 3 MW que necesitarían casi 300 toneladas de níquel, aluminio, manganeso, cobre, disprosio y neodimio entre otros (Figura 5).

Para descarbonizar una ciudad, primero hay que “construirla” de nuevo en forma de materiales energéticos

Infografía sobre la demanda de metales necesaria para abastecer de energía a unas 20.000 familias mediante energía fotovoltaica o eólica. La imagen muestra, sobre un fondo claro, un panel solar en la parte inferior izquierda y un aerogenerador en la parte derecha. Alrededor aparecen señaladas distintas cantidades de elementos químicos necesarios. Para la opción fotovoltaica se indican 114.420 paneles de 400 W, que requieren aproximadamente silicio, 350 toneladas; aluminio, 343 toneladas; cobre, 210,5 toneladas; y plata, 0,9 toneladas. Para la opción eólica se indican 15 aerogeneradores de 3 MW, que requieren aproximadamente aluminio, 320 toneladas; cobre, 228 toneladas; níquel, 15,3 toneladas; manganeso, 36,6 toneladas; neodimio, 1,3 kg; y disprosio, 0,3 kg.
Figura 5. Cantidades de elementos necesarios para abastecer de energía a unas 20.000 familias mediante energía fotovoltaica o eólica. Fuente: Minerales para la transición energética y digital en España: demanda, reciclaje y medidas de ahorro 2023. Modificado de Amigos de la Tierra.

Las nuevas tecnologías verdes

Si pensamos en las nuevas tecnologías verdes que se están desarrollando seguro que rápido se nos vienen tres de ellas a la mente y ahora vamos a descubrir como detrás de cada una de estas tecnologías de las denominadas limpias se esconde una historia geológica.

Cada tecnología limpia esconde una cadena mineral

Un coche eléctrico está compuesto por una gran cantidad de materias primas, entre ellos podemos destacar el cobre y el litio, algunos de los elementos que hemos explicado anteriormente y que forman parte de sus tan codiciadas baterías eléctricas. Pero para la construcción de un coche eléctrico se utilizan además otros elementos como el níquel, el manganeso, el cobalto y cantidades más pequeñas de tierras raras y zinc, entre otros (Figura 6).

Figura 6.: Materias primas que existen en un coche eléctrico, en kilogramos. Fuente: Agencia Internacional de la Energía, 2023

Otro de los grandes exponentes de las energías limpias son los aerogeneradores, muchos de ellos están funcionando en la provincia de Ávila. Un aerogenerador (figura 7) depende de minerales como la parisita de la que hemos hablado previamente, y que es una de las posibles fuentes de tierras raras. Pero además, un aerogenerador contiene muchas otras materias primas en cada una de sus partes:

  • Hierro en las palas de sus rotores.
  • Cromo, hierro, manganeso, molibdeno y níquel en los engranajes que hacen girar esas palas.
  • Boro, cobalto, cobre, hierro y tierras raras como hemos indicado previamente, en este caso en los generadores que están formados por grandes imanes permanentes.
  • Aluminio, cromo, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y níquel en la góndola del aerogenerador, que es lo que recubre a toda esa sala de máquinas que contienen los engranages y los generadores de energía.
  • Aluminio, cromo, cobre, hierro, manganeso, molibdeno y níquel en la torre.
  • Hierro y cemento para su cimentación.
  • Cobre y plomo para los cables que transmiten toda la energía que se genera.
Infografía titulada “Materias primas utilizadas en aerogeneradores”. Sobre un fondo claro aparece la silueta blanca de un aerogenerador, con la góndola y las palas en la parte superior, la torre en vertical y la cimentación en la base. A la izquierda se muestra una leyenda de colores que identifica las materias primas: aluminio, boro, cromo, cobalto, cobre, hierro, plomo, manganeso, molibdeno, níquel, tierras raras y hormigón. A la derecha, líneas de llamada señalan las partes del aerogenerador donde se emplean estos materiales: palas del rotor, engranajes, generador, góndola, torre, cimentación y cables.
Figura 7: Materias primas que se necesitan para la construcción de un aerogenerador. Fuente: Comisión Europea, Raw materials demand for wind and solar PV technologies in the transition towards a decarbonised energy system, 2020.

Finalmente, también podemos destacar los paneles solares (figura 8). Un panel solar requiere una gran cantidad de materias primas, entre las que podemos destacar el silicio, del cual hemos comentado su procedencia previamente, para la creación de los vidrios fotovoltaicos. Pero además, para la construcción de los paneles solares necesitaremos selenio, indio, galio y, de nuevo, aluminio y cobre.

Figura 8: materias primas que se necesitan para la construcción de un panel solar. Fuente: Ministerio de Energía y Minas Perú.

Con estos tres ejemplos podemos ver que cada una de estas nuevas tecnologías esconde una gran cantidad de materias primas, cada una de las cuales tiene una historia geológica de millones de años para su formación.

La tabla periódica en el bolsillo

Pero no hace falta mirar solo a las nuevas tecnologías limpias, que quizá nos resulten algo más alejadas de nuestro día a día. Seguro que la mayoría de la ciudadanía tiene un smartphone en su bolsillo, y cada uno de estos smartphones modernos contiene más de 70 elementos químicos diferentes.

Estos van desde los metales más comunes, como el aluminio y el cobre, hasta elementos más complejos y menos conocidos, incluidos el litio, el cobalto, el grafito y las tierras raras como el neodimio y el disprosio.

Cada smartphone moderno contiene más de 70 elementos químicos diferentes

Figura 9. Materias primas utilizadas en la fabricación de un smartphone. Aunque un teléfono móvil parezca un objeto pequeño y cotidiano, su fabricación depende de una gran diversidad de minerales y elementos químicos empleados en la pantalla, la batería, los circuitos electrónicos, los altavoces, el micrófono y el sistema de vibración. Composición realizada por A.I. Casado.

Como te puedes imaginar el suministro de todos estos minerales es un reto para la sociedad actual porque hay algunos países que concentran la mayoría de su producción.

Pero explicar este problema es algo que trataremos en un futuro post.

Artículos de geología general (temáticas), Didáctica, Geología planetaria, Minerales y rocas

Viaje desde el espacio al corazón de la Tierra

Deja un comentario

Texto: Javier Elez, Anabel Casado y Gabriel Castilla

En el momento de escribir este post, la tripulación de la misión Artemis II de la NASA ha regresado ya felizmente de una nueva misión alrededor de la Luna.  Su trabajo nos ofrecen nuevas fotos del planeta Tierra visto desde el espacio exterior (Fig. 1).

Imagen tomada desde la nave Orion durante la misión Artemis II, en el espacio cerca de la Luna. El fondo es completamente negro, representando el vacío del espacio. En la parte inferior se extiende la superficie de la Luna, de color gris oscuro y con una textura rugosa llena de cráteres. En primer plano destaca un cráter grande, con bordes en forma de escalones y una zona central con pequeñas elevaciones o picos. Por encima del horizonte lunar aparece la Tierra, solo parcialmente visible, como si se estuviera ocultando detrás de la Luna. Este fenómeno se conoce como “puesta de la Tierra”. La Tierra tiene un tono azul suave con nubes blancas brillantes. Una parte del planeta está en oscuridad, indicando la noche, mientras que en la zona iluminada se observan nubes sobre la región de Australia y Oceanía.
Figura 1. Fotografía de la Tierra desde la nave espacial Artemis II, la Luna en primer plano el planeta azul en segundo. Créditos NASA

Además, hoy 22 de abril es el Día Internacional de la Tierra, así que vamos a aprovechar estas dos coincidencias para contaros la dimensión y la estructura general de nuestro planeta. Lo haremos desde un punto de vista fundamentalmente geológico y más que incidir en todos y cada uno de los elementos que dividen esas distintas zonas, pondremos el foco en por qué son tan interesantes cada una de estas capas para entender la dinámica del planeta.

DESDE EL ESPACIO EXTERIOR AL PLANETA AZUL

Si hiciéramos un viaje interestelar de vuelta desde el espacio exterior a nuestro planeta azul, a nuestra casa, como ha hecho Artemis II, lo primero con lo que nos encontraríamos sería el campo magnético terrestre. Este protege la Tierra como si fuera un escudo, desviando el viento solar, principalmente partículas atómicas y subatómicas procedentes del Sol (Fig. 2). Al atravesar ese escudo entraríamos en la atmósfera, la capa más exterior de nuestro planeta. Esta se caracteriza por estar compuesta fundamentalmente por gases que envuelven completamente el planeta.

Imagen ilustrativa del espacio con fondo negro. En el centro aparece la Tierra, vista como una esfera azul con nubes blancas y algunas zonas de tierra. Está iluminada parcialmente, lo que le da volumen. Alrededor de la Tierra se ven varias líneas curvas que la envuelven formando una especie de burbuja alargada. Estas líneas representan el campo magnético terrestre, una especie de escudo invisible que rodea el planeta. Las líneas son de colores azul y rojo, y salen desde un lado de la Tierra, rodeándola y extendiéndose mucho más lejos por el lado opuesto. La forma no es simétrica: En el lado izquierdo, las líneas están más comprimidas y cercanas a la Tierra. En el lado derecho, se estiran mucho hacia afuera, formando una especie de cola larga. Cerca de la Tierra aparecen pequeñas etiquetas que indican regiones llamadas “cusp” (zonas donde las líneas se abren), una arriba y otra abajo del planeta. En la esquina superior derecha se ve el logotipo de la NASA, indicando que es una imagen científica o educativa.
Figura 2. Campo magnético terrestre visiblemente deformado por el viento solar que en este esquema viene de la izquierda. Créditos NASA Ciencia

La atmósfera no tiene límite superior definido, consideramos que empieza cuando gracias a ese escudo magnético deja de predominar la atmósfera solar. Podríamos darle una distancia aproximada de unos 10.000km a partir de la superficie del planeta Tierra.

Desde el punto de vista de la composición química nuestra atmósfera se puede dividir en dos grandes envolventes, la Heterosfera y la Homosfera (Fig. 3). Siguiendo en nuestro viaje de entrada a la Tierra, cruzaremos primero la Heterosfera.

La Heterosfera está estratificada pero no tiene una composición química homogénea, de forma que tiene capas donde predomina el hidrógeno, el helio, el oxígeno o el nitrógeno y en general presenta muy poca masa. La Heterosfera se acaba a unos 80-85km de la superficie de la Tierra, dando paso a lo que denominamos Homosfera.

Por tanto, la Homosfera se extiende desde esos 80-85km de elevación hasta la superficie del planeta y presenta una composición química muy constante:  21% de oxígeno, 78% nitrógeno y 1% de Dióxido de carbono, Argón, vapor de agua y otros gases. 

En la atmósfera sucede una cosa muy curiosa, y que tiene que ver con cómo se comportan los gases desde el punto de vista físico. Los gases son compresibles, esto es, las moléculas gaseosas se pueden apretar en menos espacio. La gravedad de la Tierra atrae esos gases, evitando que escapen al espacio exterior, y los acumula preferentemente en su parte inferior.

La imagen es un esquema vertical que representa las capas de la atmósfera de la Tierra, ordenadas desde la superficie hacia el espacio. En el lado izquierdo aparecen dos grandes categorías escritas en vertical: Homosfera (parte inferior) Heterosfera (parte superior) Estas categorías agrupan las distintas capas. Parte inferior: Homosfera Troposfera (desde el suelo hasta aproximadamente entre 6 y 20 kilómetros) Es la capa más cercana a la Tierra. Se muestra una montaña, identificada como el Monte Everest, y un avión volando. Es la zona donde ocurren los fenómenos meteorológicos. Estratosfera (hasta unos 50 kilómetros) Se representa un globo meteorológico flotando. Es una capa más estable que la troposfera. Mesosfera (hasta unos 85 kilómetros) Se observan meteoros como líneas que atraviesan la atmósfera. En esta capa se desintegran la mayoría de los meteoritos. Parte superior: Heterosfera Termosfera (desde unos 85 hasta unos 690 kilómetros) Se muestra una aurora como una forma difusa de color verde y un transbordador espacial. También aparece la línea de Kármán a unos 100 kilómetros, que se considera el límite entre la atmósfera y el espacio. Exosfera (desde unos 690 hasta unos 10.000 kilómetros) Es la capa más externa. Se representa como una zona muy oscura con pequeños puntos que sugieren el espacio. Organización de la imagen La información se presenta de abajo hacia arriba, indicando mayor altitud. Cada capa tiene un color diferente y se indican alturas aproximadas en kilómetros. Los dibujos ayudan a identificar qué ocurre en cada zona.
Figura 3. Estructura típica de la Atmósfera. Modificado de Wikipedia. Notar que para que quepan todas las capas e indicaciones en el gráfico, la escala vertical en kilómetros no es homogénea. Créditos: Wikipedia

De esta forma el 95% de masa de la atmósfera, prácticamente toda, se encuentra en los primeros 15km. El resto, hasta esos 10.000 kilómetros aproximados donde termina, es una zona que apenas tiene materia.

Una de las consecuencias de esta distribución es que justo en la superficie del planeta, que es donde se desarrolla la vida, es donde se encuentra la mayor densidad y presión en el aire.

También como consecuencia, en esta parte más cercana a la superficie del planeta (Troposfera y parte de la Estratosfera) es donde se dan gran parte de los fenómenos atmosféricos y climáticos típicos: nubes, lluvia, rayos, etc. ya que esta acumulación de masa permite la dinámica atmosférica, y también la sustentación de los aviones sin ir más lejos. Este cambio en la densidad de la atmósfera lo podemos notar al ascender una montaña de varios kilómetros que cada vez el aire es menos denso y podemos tener problemas para respirar precisamente porque hay menos oxígeno en el mismo volumen de aire que cogemos en cada exhalación.

SOBRE LA SUPERFICIE DE LA TIERRA

En nuestra llegada al planeta azul aterrizamos la nave espacial en la superficie rocosa del planeta, en la Troposfera (Fig. 3). Tras atravesar la atmósfera gaseosa encontramos un nuevo mundo en lo que a estados de la materia se refiere, los estados sólido y líquido.

La Tierra dispone de gran cantidad de agua en superficie, aproximadamente cuatro quintas partes de la superficie del planeta está cubierto de forma permanente por el agua de nuestros mares y océanos. Y aunque en proporción es una cantidad de masa muy pequeña con respecto al global del planeta, tiene una relevancia fundamental a la hora de entender la vida en general y de acoger a la humanidad en particular.

Esta agua superficial forma la hidrosfera, os dejamos algunos datos sorprendes que ayudan a dimensionar su volumen (Fig. 4):

  • Si toda el agua del planeta Tierra (océanos, glaciares y casquetes polares, lagos, ríos y agua subterránea, agua atmosférica, etc.) lo ponemos en una esfera, el radio de esa bola sería de aproximadamente 682km.
  • El volumen total de toda esa agua sería de unos 1.386 millones de km3.
  • Toda el agua que se encuentra en la atmósfera, la mayor parte en forma de vapor, en un día normal suma unos 12.900km3. Si toda ella lloviera sobre el planeta en un instante, la Tierra se cubriría con una capa continua  de unos 2,5cm de espesor.
  • Solo el 2,5% del agua que existe en la superficie del planeta es agua dulce y la mayor parte de ella está en la Antártida.
La imagen muestra el planeta Tierra visto desde el espacio, con fondo negro. La Tierra ocupa casi toda la imagen y está representada como una esfera. Se distinguen claramente los continentes de América del Norte, América Central y América del Sur en el centro. También se ve parte de África y Europa en el lado derecho. Los océanos aparecen en tonos claros y las zonas de tierra en colores verdes y marrones. Sobre América del Norte, en la parte izquierda del planeta, hay una esfera azul brillante superpuesta. Esta esfera no forma parte real de la Tierra, sino que parece añadida para comparar tamaños. Es de color azul intenso, con un aspecto luminoso y ligeramente transparente. Debajo de esa esfera grande hay otra mucho más pequeña, también azul, colocada cerca de la misma zona geográfica.
Figura 4. De las tres esferas azules, la mayor representa toda el agua en la superficie del planeta, incluyendo la de los glaciares, la Antártida, mares y océanos, etc. La pequeña representa toda el agua dulce del planeta incluyendo glaciares y acuíferos, y la más diminuta de todas, apenas perceptible en el gráfico, el agua de ríos y lagos. Créditos: Howard Perlman, USGS/illustration by Jack Cook, WHOI.

A toda esta agua superficial hay que añadir la existencia de una cantidad importante de agua formando parte de las rocas y los minerales del interior de nuestro planeta, aunque es bastante difícil evaluar cuanta agua supone. Aquí las cifras son relativamente variables en función de las fuentes, pero apuntan a cantidades importantes de entre un 30 y un 85% del total de agua del planeta.

HACIA EL CENTRO DE LA TIERRA

Después de esta parada en la superficie, volvamos a nuestro viaje hacia el corazón del planeta, con una nave imaginaria que nos permita viajar a través de la geosfera. Por el camino veremos que, como ya pasara en la atmósfera, los materiales se estructuran en capas concéntricas que hacia el interior tienen cada vez más densidad, los elementos más pesados hacia el interior. En total, atravesar la geosfera son unos 6.380km.

Pero antes hay que hacer una advertencia, la estructura del interior del planeta es distinta a los ojos de la geología si hablamos de su composición (tipos de rocas y minerales que la forman) o si nos referimos a su estado físico: sólido y por tanto rígido, dúctil o semifundido y líquido, y con todos sus estadios intermedios.

Esto es importante ya que al igual que el hielo de un glaciar tiene la misma composición química que el agua que corre por un río o el vapor de agua de una nube, sus implicaciones en la dinámica planetaria son distintas. Es por esto que hacemos dos clasificaciones de las capas en el interior de la Tierra, una que tiene que ver con la composición en función de los tipos de roca y minerales y otra que tiene en cuenta esos estados físicos, lo que llamamos mecánica o reología en términos científicos. El conjunto de ideas que aportan ambas clasificaciones nos permite entender y explicar entre otras muchas cosas los mecanismos que mueven las placas tectónicas o por qué la Tierra tiene un campo magnético que nos protege del abrasador viento solar.

La estructura Interna en relación a la composición es bastante sencilla tenemos de fuera a dentro Corteza, Manto y Núcleo (Fig. 5, izquierda). La Corteza, donde dejamos aparcada nuestra nave interestelar y vivimos, se compone fundamentalmente de silicatos y apenas representa un 1% de la masa de la Tierra. Tiene un espesor bastante variable que puede ir desde los 6 hasta los 70-80 km y cuenta con todos los tipos de rocas: ígneas, sedimentarias y metamórficas. Un dato muy importante es que su densidad media es relativamente baja, se sitúa entre los 2,7-3 g/cm3. 

Esta baja densidad comparada con los materiales del Manto y Núcleo justifica su presencia en superficie. La Corteza es la capa más superficial porque acumula lo más ligero y flota. De igual forma que el agua del mar o de los ríos se sitúa sobre la superficie rocosa de la Corteza porque es menos densa que las rocas y por lo tanto flota sobre ellas. Recuerda que cuando tiras una piedra al mar esta se hunde porque es más densa que el agua. 

La imagen muestra un esquema de la Tierra en corte, como si se hubiera extraído una porción para ver su interior. En la parte izquierda aparece un círculo incompleto que representa el planeta visto desde fuera, con varias capas concéntricas en diferentes colores. A la derecha se muestra un corte en forma de cuña, como una porción triangular que va desde la superficie hasta el centro de la Tierra. Este corte permite ver las capas internas en detalle. Capas visibles en el corte En la parte superior del corte se ve la superficie terrestre. Aparecen montañas y una zona azul que representa el océano. Debajo de la superficie hay varias capas: Una capa delgada en la parte superior, que corresponde a la corteza terrestre. Debajo, una capa mucho más gruesa de color anaranjado, que representa el manto. En esta zona aparece el número “2900 km”, indicando la profundidad aproximada hasta el final del manto. Más abajo, una capa de color amarillo intenso con textura irregular, que representa el núcleo externo. En esta zona aparece el número “5100 km”, indicando la profundidad aproximada de esta capa. En el centro hay una pequeña zona clara, que representa el núcleo interno.
Figura 5. Estructura interna del planeta Tierra. Notar que la escala vertical en el gráfico de la derecha no es homogénea, para que quepan todos los elementos a describir. En el gráfico de la izquierda, la escala vertical si es homogénea y la corteza queda desaparecida ya que es extremadamente delgada comparada con el manto y el núcleo. La corteza que tenemos en los continentes tiene unas características diferentes a las que hay bajo los océanos y por eso hablamos de Corteza oceánica y continental. En la clasificación por estados, la Litosfera está separada del Manto por la Astenosfera. Créditos: Wikipedia

En esta clasificación composicional, inmediatamente debajo de la corteza se encuentra el Manto. Esta capa se extiende desde el final de la corteza hasta los 2.900km de profundidad, ocupa un 83% del volumen de la Tierra y el 68% de su masa. Se compone fundamentalmente rocas de silicatos ricos en magnesio (Mg) y hierro (Fe) como la Peridotita que presentan densidades altas de 3 a 4,5 g/cm3.

Y llegamos ya al corazón de la Tierra, el Núcleo, que se encuentra desde los 2.900 km de profundidad hasta el centro de la Tierra a 6.380 km. Es solo el 16 % del volumen del planeta, pero el 30% de su masa ya que está compuesto por los materiales más densos y pesados, fundamentalmente por una aleación de hierro y níquel con una densidad muy alta, de 9-13 g/cm3.

Esta estratificación de materiales cada vez más densos hacia el interior se define con la formación del planeta y es la que responsable de la dinámica de tectónica de placas de nuestro planeta.

Sin embargo, al entender la estructura interna del planeta desde el punto de vista de los estados de la materia la cosa cambia ligeramente. Hagamos esta última parte del viaje de nuevo, pero esta vez fijándonos en el estado de los materiales de la geosfera. Así, desde la parte más externa hacia el interior atravesaríamos primero la Litosfera, y luego la Astenosfera, la Mesosfera, el Núcleo externo y finalmente el Núcleo interno (Figura 5 derecha).

La Litosfera, con un espesor aproximado de unos 100 km incorporaría toda la corteza y la parte más superficial del Manto. Presenta un comportamiento general frágil (más rígido) a relativamente dúctil (se deforma sin romperse, algo parecido a la plastilina), variando en función de la presión y la temperatura y está segmentado en placas tectónicas (también llamadas placas litosféricas) que actúan en sus bordes. Esta Litosfera está separada mecánicamente de la capa inferior, la Astenosfera.

La Astenosfera se encuentra entre los 100km de contacto con la Litosfera hasta incluso los 600km de profundidad. Se presenta en un estado menos rígido, sobre todo hacia su parte superior. Esta capa más blanda permite el movimiento de las placas litosféricas de forma relativamente libre sobre ella.

Por debajo de la Astenosfera encontramos la Mesosfera (la parte inferior del Manto) y que acaba en la superficie del Núcleo (desde los  aproximadamente 600 km a los 2900 km). Aunque está en discusión, probablemente se encuentran en estado dúctil a semi-fundido. Esta capa es donde se transmite el calor del Núcleo hacia niveles más altos y donde se generan tanto plumas de calor verticales como células convectivas que finalmente serán las causantes de mover las placas continentales. 

El Núcleo Externo, desde los 2900 km y hasta los 5200 km de profundidad, está en estado líquido, a diferencia del Núcleo Interno (desde los 5.200 km hasta los 6.380km) que se encuentra en estado sólido. Se trata de un complejo núcleo metálico en el cual la parte exterior líquida rota en un sentido y la capa interior sólida rota en el sentido contrario. Este movimiento del núcleo interno y el núcleo externo que genera un efecto de enorme dinamo que produce nuestro campo magnético.

Y así llegamos al final de nuestro viaje, desde el espacio al corazón de la Tierra. Un camino que comenzamos a unos 10.000 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra, desde el viento solar y la atmósfera hasta 6380 km en el interior de la Tierra.

Para que el viaje fuera relajado y rápido, no nos hemos detenido a indicar todas y cada una de las pruebas que nos permiten saber con razonable seguridad lo que nos encontramos a lo largo de este viaje. Como no podemos viajar realmente dentro de la Tierra, mucho de lo que sabemos de la composición interna del planeta tiene que ver con los meteoritos encontrados sobre la superficie del planeta y con algunos pedazos (pocos) del interior del planeta que han llegado a la superficie.  Mucho de lo que sabemos de la estructura de capas del interior del planeta tiene que ver con el estudio de las ondas sísmicas generadas por los terremotos y de las variaciones menores en los campos gravitatorio y magnético, pero todo eso es otra historia que contaremos en otro momento….



Para saber más…

Si tenéis curiosidad sobre los datos del agua en el planeta os recomendamos esta referencia:

Datos interesantes de la distribución del agua en la Tierra
Artículos de geología general (temáticas), Didáctica, Historia de la Geología

¿Conoces los 200 lugares que cuentan la historia de la Tierra?

Deja un comentario

Un patrimonio de todas y todos

Imagina un cuaderno de 4.600 millones de años. Sus páginas no son de papel, sino de roca, fósiles y paisajes extraordinarios. Un cuaderno en el que cada capítulo habla de océanos desaparecidos, de colisiones y rupturas de antiguos continentes, de extinciones masivas, de los primeros rastros de vida…

¿Quién se encarga de conservar este cuaderno? Su autora, la Tierra, en lugares excepcionales donde ha dejado escrita su historia.

Desde 2022, la Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) impulsa una misión: identificar y reconocer oficialmente esos capítulos esenciales de la historia de la Tierra. Lo hace a través de los Sitios del Patrimonio Geológico de la IUGS.

¿Qué son exactamente los Sitios del Patrimonio Geológico?

No se trata simplemente de paisajes bonitos, aunque muchos lo sean. Son algunos de los archivos científicos más importantes del planeta. Se trata de lugares que cumplen uno o varios de estos criterios:

  • Cuna de la ciencia: sitios donde se hicieron descubrimientos que cambiaron para siempre nuestra comprensión de la Tierra.
  • Modelo natural (in situ): las mejores demostraciones del mundo de un proceso geológico, como un volcán, un glaciar o una falla, o de una característica concreta: un tipo de roca o una estructura.
  • Ventana al pasado: lugares con fósiles o rocas que preservan hitos únicos de la historia de la vida y del planeta.

En pocas palabras, son los lugares imprescindibles de la geología mundial. Y aunque se empezó por 100, de hecho, ya vamos por 200 y se sumarán más.

Los Primeros y Segundos 100: Un Proyecto Global

Los Primeros 100 fueron anunciados en 2022 en un lugar ya de por sí espectacular: Zumaia, en el Geoparque Mundial de la UNESCO de la Costa Vasca (España), durante el 60º aniversario de la IUGS. La elección del lugar no fue casual, ya que simboliza muy bien la unión entre ciencia y patrimonio local.

Los Segundos 100 se dieron a conocer en agosto de 2024, durante el 37.º Congreso Geológico Internacional celebrado en Busan (Corea del Sur). Con estas dos selecciones contamos ya con una primera lista global representativa de la extraordinaria diversidad geológica de la Tierra.

El objetivo de la IUGS no es solo elaborar un listado. También pretende dar visibilidad internacional a estos sitios, crear un estándar científico de referencia y fomentar su conservación. Para ello, busca colaborar con instituciones nacionales, organizaciones como la UICN (Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza), universidades, redes locales… porque la mejor protección nace del conocimiento y del orgullo de las comunidades.

España en el Mapa del Patrimonio Geológico Mundial

España, por su extraordinaria diversidad geológica, está representada en ambas listas. Aquí van algunos ejemplos:

El flysch de Zumaia (registro de la Costa Vasca, figura 1).

Es el lugar donde se presentó la primera lista. Sus espectaculares acantilados funcionan como un gigantesco código de barras de 60 millones de años. Cada capa es una página que registra, con enorme precisión, cambios climáticos globales y episodios tan importantes como la extinción de los dinosaurios.

Imagen de los flysch de Zumaia en la costa. En el centro se levanta una gran formación rocosa compuesta por capas muy finas y alargadas de color gris, beige y marrón claro. Estas capas están fuertemente inclinadas, casi en vertical, y forman una especie de pared puntiaguda que recuerda a un abanico de láminas de piedra apretadas unas contra otras. La roca principal ocupa casi toda la altura de la imagen y transmite una sensación de gran tamaño y verticalidad. Desde su base, las capas continúan extendiéndose hacia el primer plano en largas franjas paralelas que recorren el suelo como si fueran costillas de roca saliendo hacia quien mira la imagen. En la parte inferior aparecen varios charcos de agua tranquila entre las franjas rocosas. En ellos se refleja de forma parcial y oscura la gran pared central, creando un efecto de simetría. Algunas superficies de roca están húmedas y muestran tonos más oscuros, con pequeñas zonas verdosas de algas o vegetación adherida. A ambos lados de la formación principal se observan laderas bajas y abruptas, cubiertas solo en parte por vegetación escasa. El cielo es claro y nublado, casi blanco, sin detalles destacados, lo que hace que toda la atención se concentre en la textura, la inclinación y la fuerza visual de las rocas. En conjunto, la imagen muestra un paisaje costero muy singular, áspero y espectacular, donde la erosión del mar ha dejado al descubierto las capas geológicas de forma muy marcada.
Figura 1: El Flysch de Zumaia (Costa Vasca – España) (Fuente: wikipedia)

La Caldera de Taburiente (La Palma, Islas Canarias): El Origen de una Palabra Universal (Figura 2)

Si hay un lugar que representa a la perfección cómo la observación de un paisaje puede dar nombre a un concepto científico mundial, ese es la Caldera de Taburiente, en el corazón de la isla de La Palma. Esta imponente estructura de 8 kilómetros de diámetro y más de 2.000 metros de profundidad no es solo un hito geológico; es, literalmente, el lugar que dio nombre a las «calderas volcánicas» en todo el mundo. A principios del siglo XIX, los primeros naturalistas que exploraron las islas Canarias quedaron tan impresionados por esta enorme estructura de paredes casi verticales que adoptaron el término local que los habitantes de la isla usaban para referirse a ella: caldera. Desde entonces, la palabra ha viajado por todo el planeta y hoy se utiliza en todos los idiomas para describir estas grandes depresiones volcánicas.

Pero la importancia de Taburiente va mucho más allá de su legado científico. Es un libro abierto donde se puede leer la evolución completa de una isla volcánica oceánica. En sus paredes y profundidades se han podido estudiar desde los inicios submarinos de la isla, con rocas que se formaron bajo el mar hace millones de años, hasta la construcción de los grandes volcanes que emergieron sobre la superficie. También se observan los efectos del calor del magma transformando las rocas circundantes y, por último, los procesos más destructivos: los gigantescos deslizamientos de tierra y la intensa erosión fluvial que, a través del barranco de Las Angustias, han ido esculpiendo la morfología actual de esta caldera.

Paisaje amplio de montaña correspondiente a la Caldera de Taburiente. En primer plano se ven varios pinos oscuros, desenfocados, que enmarcan la escena desde abajo y los lados. Al fondo aparece una gran depresión montañosa rodeada por crestas altas y abruptas. Las laderas son muy verdes, con barrancos profundos y marcados por la erosión. La luz del sol ilumina buena parte de la vegetación y resalta el relieve, creando contrastes entre zonas claras y sombras intensas. En la parte superior hay una franja de nubes blancas y densas que cubre parcialmente las cumbres, mientras detrás se aprecia un cielo azul. La imagen transmite sensación de amplitud, naturaleza volcánica y gran espectacularidad del relieve.
Figura 2: Vista de la caldera de Taburiente (fuente Wikipedia)

Estructura tectónica del macizo de Monte Perdido (Figura 3)

Hay un lugar que permite entender cómo nacen las grandes cordilleras, ese es el macizo de Monte Perdido, en el corazón de los Pirineos. Este imponente conjunto de montañas, declarado Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO, es una ventana excepcional a los procesos que construyen las cadenas montañosas. Su valor radica en que muestra, de forma extraordinariamente clara, la relación entre dos fenómenos simultáneos: el crecimiento de la cordillera (la orogenia) y la formación de cuencas sedimentarias donde se acumulan los sedimentos arrastrados por la erosión. La acción del hielo durante las glaciaciones ha dejado al descubierto un apilamiento espectacular de estructuras tectónicas, como si las páginas de un libro de geología se hubieran abierto para que pudiéramos leerlas. En una sola sucesión de más de 1.500 metros de espesor se conserva un registro de 35 millones de años de historia, que documenta paso a paso cómo se levantaron estas montañas.

Pero Monte Perdido no solo cuenta la historia de los Pirineos; es un modelo de referencia mundial para entender cómo se forman las cordilleras. Aquí se pueden observar los grandes cabalgamientos, enormes bloques de roca que se desplazan unos sobre otros, responsables de elevar el macizo calizo más alto de Europa Occidental. Estas estructuras tectónicas afectan a rocas de diferentes edades, desde el Paleozoico hasta el Paleógeno. Por su excepcional valor científico y espectacularidad, este territorio está protegido no solo como Patrimonio Mundial, sino también como Reserva de la Biosfera, y además es un Geoparque Mundial de la UNESCO, lo que lo convierte en un recurso didáctico inmejorable para acercar a los estudiantes a los procesos que han modelado nuestro planeta.

Paisaje de alta montaña visto desde un sendero. En el lado derecho de la imagen aparece un camino estrecho, pedregoso y en ligera subida, bordeado por hierba verde. El valle se abre hacia el centro y el lado izquierdo, con una amplia pradera recorrida por un curso de agua sinuoso que desciende por el fondo. Las laderas del circo montañoso son escarpadas, rocosas y grises, con zonas de vegetación verde y manchas amarillas de flores o pasto en flor. Al fondo se eleva el macizo del Monte Perdido, con varias cumbres altas, de tonos grises y blanquecinos, casi desnudas de vegetación. El cielo es de un azul intenso y limpio, sin nubes. La imagen transmite sensación de grandiosidad, altura y paisaje glaciar modelado por la erosión.
Figura 3: Circo de Soaso y macizo del Monte Perdido, en el valle de Ordesa (Fuente: Wikipedia)

Iconos Mundiales de la Ciencia: Del «Tiempo Profundo» a la Fuerza de la Naturaleza

La lista está llena de lugares que son auténticas piedras angulares de la geología. Por ejemplo, entre los Primeros 100 se encuentra Siccar Point (Escocia). Este acantilado costero es nada menos que uno de los lugares donde nació la idea del tiempo profundo o tiempo geológico.

En 1788, James Hutton, considerado uno de los padres de la geología, observó allí cómo unos estratos rocosos verticales quedaban cubiertos por otros horizontales. Comprendió entonces que entre ambos episodios tuvieron que transcurrir periodos inmensos de erosión, sedimentación y levantamiento (figura 4). Aquella observación demostró que la Tierra debía de ser mucho más antigua de lo que se pensaba hasta entonces. Es, literalmente, una de las cunas del pensamiento geológico moderno.

Imagen de Siccar Point, un afloramiento costero donde se observa con claridad una discordancia angular. En la mitad derecha y en la zona inferior aparecen rocas más antiguas, oscuras y muy fracturadas, dispuestas en estratos casi verticales. Estas capas fueron primero sedimentadas, después deformadas y basculadas intensamente, y más tarde erosionadas. Sobre esa superficie erosionada se apoyan otros materiales más recientes, visibles sobre todo en la parte izquierda, de color rojizo y organizados en capas inclinadas de forma mucho más suave y casi horizontal en comparación con las anteriores. El contraste entre ambos conjuntos rocosos permite reconocer dos episodios geológicos muy distintos separados por un largo intervalo de tiempo. La imagen muestra, por tanto, el contacto entre unas rocas antiguas deformadas y erosionadas y unos sedimentos posteriores depositados encima, lo que convierte este lugar en un ejemplo clásico para entender el tiempo geológico profundo. Al fondo se ve el mar, que corta el afloramiento y ayuda a dejar expuesta la estructura. La superficie de las rocas es irregular, rugosa y escalonada, con pequeñas fracturas, charcos y zonas erosionadas por la acción marina. En conjunto, la escena transmite la superposición de procesos geológicos sucesivos: sedimentación, deformación tectónica, erosión y nueva sedimentación.
Figura 4. Fotografía de Siccar Point (Fuente: Wikipedia)

Cruzando el Atlántico, Brasil aporta una trilogía geológica espectacular reconocida en estas listas:

El Pan de Azúcar y los Morros de Río de Janeiro (Figura 5)

Este icono mundial no es solo un paisaje hermoso. Es también un ejemplo clásico y muy didáctico de relieves graníticos y gnéisicos modelados por la erosión diferencial durante millones de años. Constituye una magnífica lección sobre cómo el clima tropical da forma a las rocas más resistentes.

Imagen panorámica de la bahía de Guanabara, en Río de Janeiro, con el Pan de Azúcar destacado en el centro del paisaje. En primer plano aparece una amplia zona urbana formada por numerosos edificios blancos, grises y beige, muy juntos entre sí, que ocupan la parte baja de la imagen. Más allá se abre una gran bahía de aguas tranquilas y azuladas, salpicada de pequeñas embarcaciones blancas. En medio del agua se distinguen varias islas y penínsulas cubiertas de vegetación. Al fondo se eleva el Pan de Azúcar, una gran mole rocosa de forma redondeada y laderas muy empinadas, que sobresale de manera aislada junto al mar. Su superficie es oscura, con tonos grises y pardos, y está parcialmente cubierta por vegetación en las zonas más bajas. A su lado aparecen otros relieves similares, también escarpados, que forman un paisaje costero muy abrupto. Desde el punto de vista geológico, se trata de un domo de roca granítica modelado por la erosión, con esa forma lisa y maciza tan característica. Detrás se reconocen más montañas y entrantes de mar que se difuminan en la distancia. El cielo es azul claro, con nubes blancas y alargadas, y la luz es suave, lo que da al conjunto un aspecto amplio, luminoso y muy reconocible de la costa de Río de Janeiro.
Figura 5. El Pan de Azúcar y los Morros de Río de Janeiro – Brasil (Fuente: Wikipedia)

Las Formaciones de Hierro Bandado (BIFs) del Cuadrilátero Ferrífero (Minas Gerais) (Figura 6).

Estas rocas, que alternan capas ricas en óxidos de hierro con capas silíceas, son una prueba extraordinaria de cómo era la Tierra primitiva. Se formaron en los océanos arcaicos, hace más de 2.400 millones de años, y ayudan a entender la Gran Oxidación, uno de los acontecimientos más importantes en la historia de la biosfera. Además, constituyen una fuente fundamental de hierro, un elemento clave para el desarrollo de nuestra civilización.

Se observa un gran bloque de roca apoyado sobre la hierba, al aire libre. La pieza tiene forma irregular, ancha y maciza, con la parte superior quebrada y los bordes algo rugosos. Su superficie muestra un dibujo muy llamativo de bandas finas y onduladas que recorren toda la roca de lado a lado, como si fueran líneas de un relieve topográfico o las vetas de una madera, pero en piedra. Predominan los tonos rojos oscuros y granates, alternando con líneas grises, negras y algunas franjas más claras. Estas capas aparecen muy apretadas entre sí y se curvan suavemente, creando un efecto visual de ondas o pliegues. El conjunto transmite una sensación de gran antigüedad y de formación lenta, capa a capa, a lo largo de muchísimo tiempo geológico. El fondo de la imagen está desenfocado y muestra vegetación verde, lo que hace que la roca destaque todavía más por su color rojo intenso y por el patrón repetido de sus bandas.
Figura 6. Formaciones de Hierro Bandado (BIFs) (Fuente: Wikipedia)

Las Cataratas del Iguazú (Paraná) (Figura 7).

Más allá de su indudable belleza, son un laboratorio activo de geomorfología y evolución del paisaje. El enorme caudal del río Iguazú erosiona de forma intensa los basaltos de la Formación Serra Geral, lo que permite estudiar el retroceso de las cataratas y la formación de cañones casi en tiempo real. Son geodinámica en acción.

Imagen aérea de un gran sistema de cataratas rodeado de vegetación exuberante. En el centro destaca una enorme caída de agua en forma de anfiteatro o herradura, por la que el río se precipita con gran fuerza hacia un nivel inferior, levantando una densa nube de vapor blanco que oculta parcialmente el fondo. A ambos lados de esta caída principal se suceden numerosos saltos de agua menores, alineados a lo largo del borde del río, formando una extensa pared de cascadas escalonadas. El agua, de tonos azulados y blanquecinos, circula entre islas y plataformas cubiertas de vegetación verde intensa, que dividen el cauce en múltiples brazos antes de llegar al borde de las caídas. En la parte superior de la imagen el río aparece más ancho y tranquilo, mientras que en la zona central y baja se vuelve turbulento, espumoso y encajado entre las rocas. La escena transmite una gran sensación de fuerza, movimiento y amplitud, con el contraste entre la violencia del agua en caída y la continuidad verde del paisaje que la rodea.
Figura 7. Las Cataratas del Iguazú (Paraná – Brasil) (Fuente: Wikipedia)

Los libros de los 100 Sitios del Patrimonio Geológico: recursos didácticos de primer orden

Estos lugares conectan directamente con el currículo de Biología y Geología, así como con el de Geografía e Historia. No son algo abstracto:

  • Contextualiza: enseñar la erosión y el modelado del relieve encuentra un ejemplo perfecto en el Pan de Azúcar. Hablar de la historia temprana de la Tierra y de los recursos minerales se vuelve mucho más tangible con las BIFs de Minas Gerais. Explicar la energía de los sistemas fluviales se visualiza muy bien con Iguazú.
  • Humaniza la ciencia: contar la historia de Hutton en Siccar Point muestra cómo la observación del terreno puede generar auténticas revoluciones intelectuales. La geología deja de ser una lista de nombres de rocas para convertirse en una forma de pensar.
  • Localiza la ciencia global: demuestra que lugares como los ejemplos que hemos visto (España, Brasil o Escocia) no son meros receptores de conocimiento, sino protagonistas en la construcción de la historia de la geología mundial. Eso genera orgullo, pertenencia y compromiso.
  • Fomenta la conservación: entender que un paisaje como Iguazú es un laboratorio activo, o que las BIFs son un archivo de la vida primitiva, ayuda a construir una ética de conservación mucho más sólida que la basada solo en la estética.

Los libros (figura 8) los puedes descargar en la web (Primeros 100 y Segundos 100). Estos primeros y segundos 100 Sitios del Patrimonio Geológico son una invitación a leer el gran libro de la Tierra, y a conocer nuestra herencia común, que trasciende fronteras y que nos cuenta nuestra historia más profunda: la del planeta donde vivimos.

Imagen de dos libros colocados sobre un fondo blanco, presentados como si fueran una fotografía de catálogo. El libro del frente está ligeramente desplazado hacia la derecha y tapa parte del que aparece detrás. Ambos tienen una cubierta de diseño muy limpio y moderno, con predominio del color blanco y tipografía grande en colores vivos. En la portada del libro delantero se lee “THE SECOND 100 IUGS GEOLOGICAL HERITAGE SITES”, con el número “100” en gran tamaño y color verde amarillento, ocupando casi toda la parte central. En la esquina inferior izquierda aparece el año “2024” dentro de un pequeño recuadro azul oscuro. Detrás se ve parcialmente el segundo libro, titulado “THE FIRST 100 IUGS GEOLOGICAL HERITAGE SITES”, con un diseño similar, aunque en este caso el número grande está en tonos anaranjados. También se aprecia el lomo de ambos volúmenes, donde vuelve a repetirse el título en vertical. La imagen transmite la idea de una colección o serie editorial dedicada a lugares de patrimonio geológico, con una presentación sobria, académica y muy visual.
Figura 8: Los libros de los 100 Sitios del Patrimonio Geológico (Fuente: IUGS)

Abecevidas, Cambio climático, Didáctica, Paleoclima

Abecevidas | Josefina Castellví i Piulachs

Imagen Deja un comentario

Dedicamos esta abecevida a Josefina Castellví i Piulachs (Barcelona, 1935-2026), una de las figuras más relevantes de la investigación polar española. Su trayectoria combinó la investigación básica, la gestión científica y la divulgación del valor ecológico y climático de los ecosistemas polares.
Como otros años, con este retrato alfabético queremos participar en la iniciativa de escritura creativa del mes de febrero 2026 de Café Hypatia: mujer y ciencia. #PVmujerciencia26 #11F #Polivulgadoras

Amaba Barcelona, la ciudad donde nació y desarrolló su formación científica inicial.

Base Antártica Española Juan Carlos I es la estación científica que dirigió entre 1989 y 1993, participando posteriormente en la consolidación del programa antártico español.

Qué se ve en general Fotografía en color, tomada en exterior, en un paisaje frío y rocoso. Al fondo hay una ladera de montaña gris con pequeñas manchas de nieve. El terreno es de piedras oscuras, sin vegetación. Personas y posición Aparecen cinco personas con ropa de trabajo para clima extremo (monos gruesos azul marino con zonas rojas y blancas, y parches circulares en el pecho). Cuatro están de pie, alineadas delante de un módulo de la base. Una persona está sentada en el suelo, en el centro inferior de la imagen, apoyada en el módulo, con las piernas estiradas hacia delante. Elemento principal: el edificio/módulo Detrás del grupo hay un módulo rectangular prefabricado, de color claro con marcos marrones. En la pared frontal se lee, en letras grandes rojas: “ESTACION ANTARTICA ESPAÑOLA ‘JUAN CARLOS-I’” En la parte superior del módulo hay una ventana grande con un emblema circular pegado en el cristal (con un dibujo en tonos claros y azulados). Objetos y detalles del entorno A la derecha, apoyado en el suelo y contra el módulo, se ve un panel rectangular con muchos círculos oscuros repetidos (aspecto de placa solar o panel técnico). A la izquierda y al fondo aparecen otros módulos o construcciones de la base, en colores rojo y beige, también rectangulares. Impresión general de la escena La imagen transmite un momento de equipo de trabajo en una base antártica, con el grupo posando de manera informal frente al rótulo identificativo de la estación.
En 1988 participó junto con Antoni Ballester en la instalación de la Base Antártica Española Juan Carlos I, que dirigió entre 1989 y 1993. Entre 1989 y 1995 fue Directora del Programa Nacional de Investigación Antártica. Créditos: ICM-CSIC.

Ciencias del Mar es el nombre del instituto del CSIC donde desarrolló más de cuatro décadas de investigación en oceanografía biológica y microbiología marina.

Durante décadas se dedicó a reivindicar la conservación de la Antártida por ser un lugar clave para entender el clima y la vida a escala planetaria.

Estudió Biología en la Universidad de Barcelona, donde se doctoró en 1969 con una tesis considerada pionera en la oceanografía biológica española.

Qué se ve en general Fotografía en blanco y negro, en interior, tomada en un laboratorio. La escena muestra una mesa de trabajo larga y una pared al fondo cubierta con azulejos cuadrados claros. Persona y postura A la derecha aparece Josefina Castellví i Piulachs, una mujer joven con pelo corto y ondulado, vestida con bata clara de laboratorio de manga corta. Está de pie, ligeramente inclinada hacia la mesa, y mira con atención lo que está haciendo. Lleva un reloj en la muñeca izquierda. Acción principal Josefina sostiene una pipeta larga con la mano derecha y la usa para transferir líquido a un recipiente pequeño que sujeta con la otra mano, como parte de un trabajo de preparación o análisis de muestras. Objetos y organización de la mesa En el centro de la mesa hay una gradilla metálica con muchas probetas o tubos de ensayo altos, colocados en filas. En primer plano (parte inferior de la imagen) se ven varios recipientes cilíndricos con tapa, alineados y desenfocados. A la izquierda se aprecia un recipiente grande de vidrio y, detrás, distintos materiales de laboratorio. Fondo y detalles del entorno En la pared del fondo se distinguen tuberías y un panel o aparato con un indicador circular (parecido a un manómetro). También se ven objetos de apoyo, como un cesto, una planta y otros recipientes, que dan sensación de laboratorio de época. Impresión general La imagen muestra una escena de trabajo científico cotidiano, centrada en la manipulación cuidadosa de muestras en el laboratorio.
Josefina Castellví i Piulachs comenzó a trabajar en el Instituto de Ciencias del Mar en 1960 (entonces conocido como Instituto de Investigaciones Pesqueras) el cual llegó a dirigir entre los años 1994 y 1995. Créditos: ICM-CSIC.

Francia fue el país donde realizó estudios de posgrado. En la Universidad de la Sorbona adquirió técnicas avanzadas de bacteriología marina que introdujo posteriormente en España.

Gracias a sus investigaciones, la microbiología marina polar experimentó un avance que quedó reflejado en más de setenta artículos científicos.  

Hizo estudios con microorganismos extremófilos, anticipando aspectos de la astrobiología moderna.

Isla Livingston fue el lugar donde el 27 de diciembre de 1986 ayudó a montar la primera base científica polar española.

Qué se ve en general Fotografía en color tomada en exterior, en un entorno frío y rocoso. El suelo es de piedras oscuras y alrededor se ven parches de nieve sobre el terreno y en las laderas del fondo. Elemento principal: la tienda En el centro de la imagen hay una tienda de campaña grande con la entrada abierta. La lona exterior es oscura (verde muy oscuro o negra) y el interior se ve amarillento, como si fuese una doble capa. La tienda está sujeta con cuerdas tensas que salen en varias direcciones y se anclan al suelo. Personas y posición Dentro de la tienda, en la entrada, aparecen tres personas sentadas en el suelo, juntas y mirando hacia la cámara. Llevan ropa de abrigo similar (monos o trajes de expedición en tonos oscuros, con detalles rojos). La persona de la izquierda tiene el pelo corto y claro o canoso. La persona del centro tiene barba blanca y parece ir muy abrigada. La persona de la derecha también lleva ropa de expedición y está sentada con las piernas dobladas, con las manos juntas delante. Objetos alrededor En el suelo, junto a la entrada, hay bultos y material: a la derecha destaca una bolsa o saco rojo grande. A la izquierda se ven objetos pequeños y paquetes claros, como material de campamento o provisiones. Texto visible En la parte superior frontal de la tienda cuelga un cartel rectangular claro con texto escrito a mano. No se distingue con total nitidez, pero parece incluir la palabra “CSIC”. Impresión general de la escena La imagen sugiere una situación de campamento científico en condiciones austeras: la tienda funciona como refugio y punto de trabajo en un paisaje polar de roca y nieve.
Primera instalación científica española en la isla Livingston durante el verano austral 1986-1987. Créditos: ICM-CSIC.

Junto con Marta Estrada Miyares, fue en 1984 la primera española en participar en una expedición internacional en la Antártida.

Katabatic Wind es como se llama el viento frío extremo que barre la Antártida condicionando las operaciones científicas y logísticas, pero que no amedrentó su determinación exploradora.

La primera vez que intentó participar en una expedición oceanográfica, el responsable dijo: “Hijita, se equivoca usted, ¡esto no es para mujeres!”; un ejemplo de las barreras estructurales que limitaron durante décadas el acceso femenino a la oceanografía de campaña.

Medicina es la primera carrera que intentó estudiar, siguiendo los pasos de su padre, pero perdió la vocación. Para compensar el tiempo perdido completó dos cursos de Biología en un solo año antes de licenciarse en 1957.

Qué se ve en general Fotografía en color tomada en exterior, en un paisaje costero frío. La imagen está dominada por una roca grande y oscura, cubierta de líquenes en tonos verdosos y blanquecinos. A la izquierda, entre dos paredes de roca, se abre un pasillo estrecho que deja ver el mar y una franja de costa pedregosa. Elemento principal: la placa conmemorativa En la parte derecha de la imagen, fijada a la roca, hay una placa metálica rectangular de color oscuro, con letras en relieve de color claro. La placa está colocada en ligera diagonal, como inclinada hacia la cámara. En la esquina superior izquierda aparece un pequeño emblema grabado. Texto legible en la placa El texto, en mayúsculas, indica una fecha y conmemora el primer campamento español. Se lee: “DIA 27 DICIEMBRE 1986” “INSTALÓ AQUÍ EL PRIMER CAMPAMENTO ANTÁRTICO ESPAÑOL” “EL EQUIPO CIENTÍFICO DEL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS” “COMPUESTO POR:” “ANTONI BALLESTER” “JOSEFINA CASTELLVÍ” “JOAN ROVIRA” “AGUSTÍ JULIÀ” Entorno y sensación de lugar La combinación de roca húmeda con líquenes, costa pedregosa y mar al fondo refuerza la idea de un punto de desembarco o campamento en un entorno remoto.
Placa conmemorativa del primer campamento español en Isla Livingston. Créditos: ICM-CSIC.

Naturalista en el más amplio sentido de la palabra, además de estudiar el microbioma polar, se interesó por el estudio del paleoclima y los ciclos biogeoquímicos.

Observaba la naturaleza con curiosidad y respeto. Se abstraía contemplando los icebergs y la encantaban los pingüinos.

Qué se ve en general Fotografía en color tomada en exterior, con un ambiente de frío intenso. El fondo es oscuro y uniforme, y se ven pequeños copos o partículas blancas en el aire, como nieve o ventisca ligera. Persona y encuadre En primer plano aparece Josefina Castellví, vista de perfil, orientada hacia la derecha. Ocupa casi toda la imagen. Su expresión es de concentración, con la mirada dirigida a un objeto que tiene delante. Ropa y protección contra el frío Josefina lleva un anorak grueso rojo con franjas claras en las mangas y el pecho, y un gorro blanco de lana con un dibujo geométrico azul en la parte superior. Del gorro cuelgan orejeras o cordones con pompones. También lleva una bufanda o prenda blanca alrededor del cuello. Acción principal Josefina está manipulando una caja o contenedor blanco de aspecto rígido (parece poliestireno o material aislante). La sostiene con una mano y con la otra introduce o ajusta un objeto fino (como un lápiz, varilla o herramienta pequeña) en una abertura o borde del contenedor, como si estuviera abriendo, comprobando o preparando el contenido. Objetos y detalles adicionales El contenedor blanco está colocado sobre una superficie oscura, posiblemente una caja, una mesa de campo o un equipo de transporte. En el lateral del contenedor se ven gomas o cuerdas oscuras enrolladas o sujetas, que parecen servir para asegurar la tapa o fijarlo durante el traslado. Impresión general La imagen transmite una escena de trabajo científico de campo en condiciones difíciles, con Josefina realizando una tarea manual precisa mientras cae nieve.
Josefina Castellví trabajando en la Antártida. Créditos: ICM-CSIC.

Participó en más de 30 campañas oceanográficas y fue la primera mujer en dirigir una base científica en la Antártida.

Quiso salvar el que fuera su primer laboratorio, un sencillo contenedor de 6 metros de largo que hoy se conserva en el Museo de la Ciencia CosmoCaixa de Barcelona.

Qué se ve en general Fotografía en color de un laboratorio pequeño y estrecho, visto desde la entrada como un pasillo. La cámara está centrada, mostrando el espacio en perspectiva hacia el fondo. El laboratorio está bien iluminado por una luz rectangular en el techo. Distribución del espacio Hay mesas de trabajo a ambos lados: una a la izquierda y otra a la derecha, con armarios y cajones debajo. En cada lado hay sillas giratorias negras con ruedas, colocadas junto a las mesas. El suelo es liso, de color beige. Ventana y vista exterior Al fondo, ocupando casi toda la pared, hay una ventana grande. A través de ella se ve el mar en calma, una franja de costa pedregosa y un cielo claro con nubes suaves. Cerca de la orilla se distingue una roca oscura prominente. Material y equipos (lado izquierdo) Sobre la mesa izquierda hay material de vidrio de laboratorio: recipientes transparentes, tubos y soportes metálicos con pinzas. También se ve una estantería pequeña con más utensilios y frascos. La pared tiene algunos papeles o fotos pequeñas pegadas. Material y equipos (lado derecho) En la mesa derecha hay equipos de laboratorio más voluminosos, de aspecto instrumental, con botones o mandos. También aparece un frasco pequeño ámbar (marrón) y otros recipientes. En la pared derecha hay varias fotografías o láminas colocadas en fila. Zona central del fondo Debajo de la ventana hay una mesa o repisa con un monitor pequeño y un equipo rectangular. En el suelo, centrada, hay una caja metálica grande con aspecto de contenedor de transporte, con una pegatina o emblema en el frontal. Impresión general La imagen muestra un laboratorio funcional, compacto y ordenado, con la particularidad de la gran ventana con vista directa al mar, que sitúa el trabajo científico en un entorno polar costero.
Laboratorio original de Josefina Castellví en la Antártida, actualmente en el Museo de la Ciencia Cosmocaixa. Fuente: Fundación La Caixa y Wikipedia Commons.

Recibió numerosos galardones por su trabajo, entre ellos la Medalla de Oro al Mérito Científico del Ayuntamiento de Barcelona (1996), la Medalla Narcís Monturiol al Mérito Científico y Tecnológico de la Generalitat de Cataluña (1996), la Creu de Sant Jordi de la Generalitat (2003) y el Premio de Medio Ambiente del Institut d’Estudis Catalans (2006).

Se enamoró del mar cuando siendo niña sus padres la llevaron a la playa de Castelldefels.

Trabajó con Ramón Margalef, primer catedrático de Ecología en España, quien estimuló su vocación por la investigación científica.

Una montaña de la Isla Livingston se llama Pico Castellví en su honor.

Qué se ve en general Fotografía en color de un paisaje polar abierto. En primer plano domina una gran extensión de nieve lisa, casi uniforme, que ocupa aproximadamente la mitad inferior de la imagen. Elemento principal: el pico En el centro se eleva un macizo rocoso oscuro con forma de pico. La roca es casi negra o gris muy oscuro y está marcada por manchas y franjas de nieve que se acumulan en grietas y laderas, creando un contraste fuerte entre blanco y oscuro. La cumbre es irregular y afilada, con varios salientes, y a la derecha se prolonga en una cresta más baja. Fondo: cielo y atmósfera El cielo ocupa la mitad superior de la imagen y es de color azul pálido, con bandas finas de nubes horizontales. No se ven personas, edificios ni vegetación. Impresión general La escena transmite aislamiento y amplitud: un pico rocoso emergiendo sobre una planicie nevada, en un entorno frío y silencioso.

El pico Castellvi se eleva a 350 m en la península Hurd, Isla Livingston. Fuente: Wikipedia Commons.

Volvió a la Antártida con casi 80 años de edad para rodar el documental Los recuerdos del hielo, con el equipo del cineasta Albert Solé.

Women in Science: su trabajo abrió camino a generaciones de investigadoras de todo el mundo, rompiendo el techo de cristal en un entorno históricamente masculino.

Xenófila por vocación, su amplitud de miras y capacidad de trabajo fueron claves para integrar a España en el Tratado Antártico.

Qué se ve en general Fotografía en color, tipo fotograma de documental, tomada en un entorno marino frío. El fondo muestra agua gris con oleaje suave y un cielo pálido. Persona y encuadre En primer plano aparece Pepita Castellví (Josefina Castellví), una mujer mayor, encuadrada de pecho hacia arriba. Tiene el pelo blanco, corto y con volumen, algo despeinado por el viento. Su rostro está girado ligeramente hacia la izquierda y su expresión es serena y pensativa, como si estuviera observando algo fuera de plano. Ropa y equipo Lleva una chaqueta gruesa de color rojo intenso con detalles negros y cierres visibles. En la parte frontal se ven correas, costuras y un gran panel claro rectangular, como un parche reflectante o identificativo. El cuello está subido y acolchado, indicando protección contra el frío y el viento. Fondo: barco A la derecha, en segundo plano y desenfocado, se distingue un barco grande rojo sobre el mar. El barco aparece algo borroso por la profundidad de campo, pero su color y forma destacan claramente. Impresión general La escena transmite un momento de viaje y despedida en un entorno antártico: Pepita en primer plano, abrigada, con el mar y un barco de apoyo al fondo.
Último viaje de Pepita Castellví a la Antártida, en diciembre de 2012-enero de 2013. Fuente: fotograma de Els records glaçats (Los recuerdos del hielo), un documental de Albert Solé / ACN.

Yo he vivido en la Antártida es el libro que escribió junto a la ilustradora Yolanda González en 2023, donde reflexiona: “Me pregunto si esta experiencia de vida en la Antártida, por lo menos la que yo he vivido, no puede considerarse como un experimento sobre un modelo de sociedad, deseable para el futuro de la humanidad, que estuviera basado en la paz, la tolerancia, la comprensión y el respeto a la vida natural”.

Zonas heladas con vientos extremos forjaron la personalidad antártica de Pepita Castellví.

Qué se ve en general Composición de tres mapas sobre fondo claro. Dos mapas pequeños están a la izquierda (uno arriba y otro abajo) y un mapa grande ocupa toda la parte derecha. La composición sirve para situar la isla Livingston, la Base Antártica Española Juan Carlos I y el pico Castellví. 1) Mapa superior izquierdo (visión regional) Mapa esquemático con el título “ANTARCTICA” en un recuadro pequeño, donde se marca con un punto o cuadro rojo la zona aproximada del archipiélago cercano a la península Antártica. En el mapa principal se muestran varias islas con sus nombres en mayúsculas: LIVINGSTON, GREENWICH, ROBERT, NELSON, KING GEORGE, SNOW, SMITH, LOW y DECEPTION. La isla Livingston aparece destacada en rojo, mientras el resto está en blanco. También se leen nombres de mares o pasos: “DRAKE PASSAGE” y “BRANSFIELD STRAIT”. 2) Mapa inferior izquierdo (zoom en la isla) Mapa sencillo con mar en azul y la isla Livingston en blanco. Sobre la isla aparece un marcador rojo tipo chincheta con una etiqueta que señala la “Base Antártica Juan Carlos I” (texto pequeño). En la parte inferior se ve otra isla circular o en forma de anillo, etiquetada como Deception Island. 3) Mapa grande de la derecha (detalle topográfico de la zona) Mapa topográfico en tonos verdes, marrones y azules, con líneas de contorno y números de altitud. Representa una península de la isla Livingston (aparece el texto curvado “Hurd Pen”, abreviatura de península Hurd) y una bahía con el nombre grande “False Bay”. Se marcan accidentes costeros y montes, por ejemplo Henry Bluff, Salisbury Bluff, Sally Rocks, Napier Pk, Moores Pk, y varios otros nombres. En el interior del mapa, cerca de un conjunto de curvas de nivel, aparece la etiqueta “Castellvi Pk 350”, indicando el Pico Castellví con altitud 350 metros. También se ve señalado “Juan Carlos I (ESP)” cerca de la costa, indicando la ubicación de la Base Antártica Española Juan Carlos I. En la zona izquierda-media aparece el texto “Sally Rocks Camp (BGR)”, señalando un campamento. En la parte superior derecha del mapa se lee “Johnsons Dock”. En el mapa hay símbolos pequeños (cruces y un icono de pingüino) que marcan puntos de interés.
Mapas de situación de Isla Livingtone, la Base Antártica Española Juan Carlos I y el Pico Castellví. Fuente: Wikipedia Commons y Manfred Wörner Foundation, 2017

Artículos de geología general (temáticas), Didáctica, Hidrogeología, Minerales y rocas

La huella de las rocas en el viaje subterráneo del agua

Deja un comentario

Texto: Fina Muñoz Sanz y Ana Isabel Casado Gómez

Ilustradora: Ana Isabel Casado Gómez

El agua es un líquido vital. Constituye aproximadamente el 60 % del cuerpo humano, cubre en torno al 71 % de la superficie de nuestro planeta y es imprescindible para que tengan lugar las reacciones metabólicas en el interior de las células. Su presencia es, por tanto, un criterio fundamental a la hora de valorar si en un planeta existe o ha existido vida. Quizá por ello solemos decir que “donde hay agua, hay vida”, aunque sería más preciso afirmar que “donde hay vida, hay agua”.

Como ya explicamos en el post dedicado a la formación de los océanos, existen varias hipótesis sobre el origen del agua en la Tierra. Algunas proponen un aporte externo mediante cometas o meteoritos, mientras que otras plantean que los impactos a alta velocidad habrían favorecido la combinación de átomos de oxígeno e hidrógeno durante las primeras etapas de formación del planeta.

¿POR QUÉ ES UN LÍQUIDO ESPECIAL?

Las propiedades del agua como sustancia son especialmente singulares. Analizar algunas de ellas, como su densidad anómala (fig. 1), permite comprender fenómenos tan llamativos como la formación de los icebergs. A diferencia de la mayoría de las sustancias, el agua en estado líquido es más densa que en estado sólido, alcanzando su densidad máxima a 4 °C.

Figura 1. La imagen es una ilustración educativa que explica la densidad anómala del agua. En la parte superior aparece el título “Densidad Anómala del Agua”, escrito con letras claras y bien contrastadas. La escena principal muestra un paisaje acuático frío. En la superficie del agua se observa un gran iceberg de color blanco y azul claro, flotando. Solo una pequeña parte del iceberg sobresale por encima del agua, mientras que la mayor parte se encuentra sumergida, mostrando que el hielo flota. Bajo la superficie del agua, el color es más oscuro y se aprecia la parte sumergida del iceberg, mucho más grande que la visible. En esta zona aparecen varios peces nadando, lo que indica que, aunque la superficie esté congelada, el agua inferior permanece líquida y permite la vida. A la derecha de la imagen hay un gráfico que relaciona la densidad del agua con la temperatura. El eje vertical indica la densidad y el eje horizontal la temperatura en grados Celsius, desde valores negativos hasta unos 20 grados. La curva del gráfico tiene forma de colina y alcanza su punto máximo a 4 grados Celsius, marcado con un punto destacado. Esto señala que el agua alcanza su máxima densidad a esa temperatura. El conjunto de la imagen transmite la idea de que el agua no se comporta como la mayoría de las sustancias: al enfriarse por debajo de 4 grados, su densidad disminuye, lo que permite que el hielo flote y que el agua más densa quede en el fondo, protegiendo a los seres vivos en ambientes fríos. Así que, la imagen explica de forma visual por qué los lagos y mares pueden congelarse en la superficie sin helarse por completo, gracias a la densidad anómala del agua.
Figura 1. Densidad anómala del agua.
El agua alcanza su densidad máxima a 4 °C, de modo que el hielo (agua en estado sólido) es menos denso y flota sobre el agua líquida. Este comportamiento anómalo explica la formación de icebergs y permite que, bajo la capa de hielo superficial, el agua permanezca líquida, posibilitando la vida acuática en ambientes fríos.

Otra propiedad destacable es la elevada cohesión entre sus moléculas, lo que le aporta una alta tensión superficial (fig. 2). Los enlaces covalentes del agua, reforzados por los puentes de hidrógeno (fuerzas de Van der Waals), hacen que las moléculas se mantengan fuertemente unidas. Gracias a esta cohesión, algunos insectos, como los zapateros (Gerris lacustris), pueden desplazarse sobre la superficie del agua sin hundirse.

Figura 2. Ilustración de un insecto zapatero desplazándose sobre la superficie del agua sin hundirse. Junto a él se muestra un esquema ampliado de moléculas de agua unidas entre sí mediante puentes de hidrógeno. La imagen representa la tensión superficial del agua, causada por la fuerte cohesión entre sus moléculas, que permite que pequeños organismos se mantengan sobre su superficie.
Figura 2. Tensión superficial del agua.
La fuerte cohesión entre las moléculas de agua, debida a los enlaces covalentes y reforzada por los puentes de hidrógeno, genera una elevada tensión superficial. Esta propiedad permite que pequeños organismos, como los insectos zapateros, puedan desplazarse sobre la superficie del agua sin hundirse.

Asimismo, el agua presenta una notable capacidad de adhesión a otras superficies. Este fenómeno que llamamos capilaridad (fig. 3), puede observarse, por ejemplo, en las paredes de un tubo de ensayo o en los vasos conductores de las plantas, por los que la savia bruta asciende desde las raíces hasta las hojas.

Figura 3. La imagen es una ilustración didáctica que explica el proceso de capilaridad y el ascenso de la savia bruta en una planta. Tiene un estilo sencillo, con colores suaves y formas claras, pensada para fines educativos. En la parte superior aparece la palabra “Capilaridad”, que nombra el fenómeno que se quiere explicar. En el centro de la imagen se ve una planta verde con varias hojas, creciendo hacia arriba desde el suelo. El tallo es recto y de color verde claro. Debajo de la superficie del suelo se representa el sistema de raíces, extendido y ramificado. El suelo aparece seccionado, mostrando piedras y partículas de tierra en tonos marrones. Entre las raíces y el suelo se observan pequeños puntos azules que representan el agua presente en el terreno. Desde el suelo hacia el interior de las raíces entran flechas y gotas azules, indicando la absorción de agua por la planta. A lo largo del tallo se dibuja un conducto vertical por el que ascienden flechas azules hacia arriba. Junto a este conducto aparece el texto “Savia bruta”, señalando el movimiento ascendente del agua y las sales minerales desde las raíces hasta las hojas. Las flechas apuntan hacia arriba para mostrar que, gracias a la capilaridad, la savia bruta sube por el interior de la planta contra la gravedad. En la parte superior, las hojas se presentan sanas y verdes, indicando que reciben el agua necesaria para su funcionamiento. En conjunto, la imagen explica de forma visual cómo el agua del suelo entra por las raíces y asciende por el tallo hasta las hojas mediante el proceso de capilaridad, facilitando la comprensión del transporte interno del agua en las plantas.
Figura 3. Capilaridad del agua.
La combinación de las fuerzas de cohesión entre las moléculas de agua y de adhesión a las superficies sólidas permite el ascenso del agua por conductos estrechos. Este fenómeno, conocido como capilaridad, resulta esencial en las plantas, ya que posibilita el transporte de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas.

Por último, y no menos importante, destaca su gran poder disolvente. Debido al carácter dipolar de la molécula de agua, la carga eléctrica se distribuye de manera desigual, con una región ligeramente positiva y otra negativa. Esta característica permite disolver compuestos iónicos y polares, lo que convierte al agua en un medio fundamental para el transporte de sustancias. Por ejemplo la sal común (NaCl) en agua, se disuelve liberando iones Na⁺ y Cl⁻ (fig. 4).

Figura 4. Esquema de moléculas de agua rodeando iones sodio y cloruro. Las moléculas de agua se orientan de forma diferente según la carga del ion. La imagen muestra cómo el carácter dipolar del agua permite separar y mantener en disolución los iones de una sal, explicando su gran poder disolvente.
Figura 4. Gran poder disolvente del agua.
El carácter dipolar de la molécula de agua, con una distribución desigual de cargas eléctricas, permite la atracción y estabilización de iones con carga positiva y negativa. Esta propiedad facilita la disolución de compuestos iónicos, como el cloruro sódico, al rodear y separar los iones sodio (Na⁺) y cloruro (Cl⁻), haciendo posible su transporte en disolución.

¿Sabías que…
…un ion es un átomo o molécula que ha ganado electrones —adquiriendo carga negativa y denominándose anión— o que ha perdido electrones —adquiriendo carga positiva y llamándose catión (fig. 5)?
En el agua, las moléculas de H₂O pueden autoionizarse formando iones de hidrógeno (H⁺) y de hidroxilo (OH⁻). Estos iones generan fuerzas de atracción que favorecen la disolución de los compuestos.

Figura 5. Esquema comparativo de dos átomos: uno con carga positiva y otro con carga negativa. El primero ha perdido electrones y se identifica como catión; el segundo ha ganado electrones y se identifica como anión. La imagen explica visualmente cómo se forman los iones, un proceso clave para entender la disolución de sales en el agua.
Figura 5. Formación de cationes y aniones.
Un ion es un átomo o molécula que adquiere carga eléctrica al ganar o perder electrones. Cuando un átomo pierde uno o más electrones, queda con carga positiva y se denomina catión; cuando los gana, adquiere carga negativa y se denomina anión. Este proceso es fundamental para comprender la disolución de sales y la composición química de las aguas naturales.

EL RECORRIDO DE UNA GOTA DE AGUA

Tras la evaporación del agua de los océanos, el vapor se condensa y forma nubes que precipitan sobre la superficie terrestre. Parte de esta agua se infiltra en el subsuelo, empapando las rocas y dando lugar a los acuíferos. Un acuífero es una formación geológica capaz de almacenar y transmitir agua a través de sus poros y fracturas.

La infiltración del agua de lluvia hasta los acuíferos es un proceso lento que atraviesa los distintos horizontes del suelo. Aunque el agua no es completamente pura —puede contener partículas en suspensión, microorganismos o gases disueltos—, durante su recorrido subterráneo interactúa con los materiales que encuentra, modificando progresivamente su composición química. De este modo, cuando el ciclo natural del agua (fig. 6) se ve interrumpido por la captación humana mediante fuentes o pozos, el agua puede utilizarse, entre otros usos, como agua para consumo humano.

Figura 6. La imagen es un esquema ilustrado del ciclo natural del agua, presentado de forma panorámica y a color. En la parte superior aparece el título “El Ciclo del Agua”. En la esquina superior izquierda se ve el logotipo del USGS (Servicio Geológico de Estados Unidos). El fondo representa un paisaje amplio con cielo, montañas, ríos, lagos, océanos y zonas subterráneas. En la parte superior derecha se muestra el Sol, que aporta la energía necesaria para el ciclo. Desde los océanos, lagos y ríos ascienden flechas que indican la evaporación, es decir, el paso del agua líquida a vapor. También se representa la evapotranspiración, que es el vapor de agua liberado por plantas y animales. En la atmósfera, el vapor de agua se enfría y forma nubes mediante el proceso de condensación. Desde las nubes descienden flechas que indican la precipitación, que puede caer en forma de lluvia, nieve o granizo sobre montañas, suelos, ríos, lagos y océanos. En las zonas altas se observan hielo, nieve y glaciares, así como vapor volcánico. Parte del agua que cae sobre la superficie fluye por el terreno como escorrentía, alimentando ríos y lagos, que finalmente llevan el agua hacia los océanos. Otra parte del agua penetra en el suelo mediante la infiltración, destacada en la imagen con un recuadro amarillo. Esta agua pasa a formar parte del agua subterránea, que se almacena bajo tierra y puede desplazarse lentamente hasta salir de nuevo a la superficie en manantiales, ríos o directamente al mar. El esquema también muestra procesos como la sublimación (paso del hielo directamente a vapor), la desublimación, la formación de rocío y niebla, y la circulación del agua en humedales, lagos salinos y corrientes oceánicas. En la parte inferior se representa el subsuelo, con flechas que indican el movimiento del agua subterránea y su descarga hacia ríos y océanos. Todo el diagrama está conectado por flechas azules que muestran que el agua se mueve continuamente entre la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo. En conjunto, la imagen explica de manera visual y completa cómo el agua circula de forma continua en la naturaleza, sin intervención humana, pasando por distintos estados y reservorios.
Figura 6. El ciclo natural del agua.
Esquema del ciclo hidrológico que muestra los principales procesos de circulación del agua entre la atmósfera, la superficie terrestre y el subsuelo, incluyendo evaporación, condensación, precipitación, escorrentía, infiltración y flujo subterráneo. Este ciclo continuo regula la distribución del agua en la Tierra y es esencial para el mantenimiento de los ecosistemas y de la vida.
Modificado de U.S. Geological Survey (USGS).

Cuando el agua subterránea aflora de forma natural en un manantial y cumple las condiciones adecuadas para el consumo humano, recibe la denominación de agua mineral natural. Aunque la fórmula química del agua es H2O, su elevado poder disolvente hace que el agua que bebemos contenga diversos elementos disueltos en forma iónica.

Estos iones permiten clasificar las aguas minerales según su composición química. Entre las más habituales se encuentran las aguas cálcicas, sódicas, magnésicas, bicarbonatadas, cloruradas o combinaciones iónicas varias.

¿QUÉ BEBEMOS CUANDO BEBEMOS AGUA?

Según la cantidad total de iones disueltos, las aguas minerales se clasifican en aguas de mineralización muy débil, débil, media o fuerte, en función del residuo seco (BOE n.º 16, de 19 de enero de 2011). Si el agua estuviera compuesta exclusivamente por H₂O, sería un líquido inodoro e insípido; sin embargo, el agua que consumimos presenta determinadas propiedades organolépticas. De este modo, la mineralización establece un vínculo directo entre la química del agua y su sabor u olor.

Las etiquetas de las botellas de agua mineral (fig. 7) proporcionan información detallada sobre el producto. Además de indicar la localización y denominación del manantial, las empresas embotelladoras están obligadas a realizar análisis periódicos de control de calidad, en los que se especifica la concentración de las sustancias disueltas y el laboratorio responsable del análisis.

Figura 7. Imagen de la etiqueta de una botella de agua mineral donde se detallan los valores del residuo seco y la concentración de distintos iones, como calcio, sodio o bicarbonato, expresados en miligramos por litro. También se indica el manantial de origen y el laboratorio que realizó el análisis. La figura muestra qué información química aporta una etiqueta de agua mineral.
Figura 7. Etiqueta de agua mineral natural y composición química.
Ejemplo de etiqueta de agua mineral en la que se detalla el residuo seco y la concentración de los principales iones disueltos, expresados en mg/L, junto con la fecha y el laboratorio responsable del análisis, así como la localización del manantial de origen. Esta información permite conocer el grado de mineralización del agua y relacionar su composición química con sus propiedades organolépticas.

El residuo seco es uno de los parámetros más relevantes y se refiere al peso del material obtenido tras evaporar un litro de agua, generalmente a unos 180 °C. Se expresa en mg/L y constituye un indicador directo del grado de mineralización, influyendo de forma notable en el sabor del agua (tabla 1).

MINERALIZACIÓN DEL AGUA MINERALRESIDUO SECO (mg/L)
Muy débilHasta 50
Débil50-500
Media500-1500
Fuertemás de 1500
Tabla 1: tipo de mineralización del agua mineral en función del residuo seco (mg/L), según BOE de 16 de enero de 2011.

¿Sabías que…
…el oficio de catador o catadora consiste en evaluar la calidad sensorial de alimentos y bebidas?
Aunque es más conocido en productos como el vino —donde reciben el nombre de sumilleres—, también existen especialistas en queso, café, chocolate o yogur. De forma mucho menos habitual, existen catadores y catadoras de agua capaces de distinguir hasta un centenar de tipos diferentes.

Otro parámetro relacionado con el contenido mineral es la dureza del agua, definida como su capacidad para consumir jabón o producir incrustaciones. La dureza depende principalmente de la concentración de iones alcalinotérreos, especialmente calcio y magnesio, y está relacionada con la presencia de carbonatos disueltos. Es un parámetro utilizado en las instrucciones de las lavadoras, con diferencias en todo el territorio español (fig. 8) influenciadas en parte por la naturaleza geológica del terreno.

Figura 8. Mapa de dureza estimada del agua de distribución pública de España, similar al que incluyen las instrucciones de una lavadora doméstica. Modificado de Idris

Las aguas de mineralización media o fuerte se denominan aguas duras, mientras que las de mineralización débil se conocen como aguas blandas. Estos conceptos son habituales en ámbitos como la fontanería, ya que la dureza del agua influye en la formación de cal en las tuberías y en la eficacia de los detergentes; un agua dura dificulta la acción del jabón, lo que obliga a aumentar la cantidad de detergente para lograr una limpieza adecuada (fig. 9).

Figura 9. Tabla gráfica de dosificación de detergente para lavadora según la dureza del agua y el grado de suciedad de la ropa. Se indica que las aguas duras requieren mayor cantidad de detergente que las aguas blandas. La imagen relaciona la dureza del agua con la eficacia del lavado y el consumo de productos de limpieza.
Figura 9. Relación entre la dureza del agua y la dosificación de detergente.
Ejemplo de recomendaciones de dosificación de detergente en función de la dureza del agua y del grado de suciedad de la ropa. Las aguas duras, con mayor contenido en calcio y magnesio, requieren una mayor cantidad de detergente para lograr una limpieza eficaz, mientras que las aguas blandas permiten reducir la dosis necesaria.

¿PERO DE DÓNDE VIENEN ESOS MINERALES DISUELTOS?

Antes de ser embotellada, el agua de un manantial ha circulado por formaciones rocosas denominadas acuíferos, disolviendo minerales a lo largo de su recorrido, los componentes de la roca. No obstante, no existe una relación directa y sencilla entre el tipo de roca y la composición química del agua, ya que esta interacción depende además de numerosos factores, entre ellos:

  • las condiciones climáticas
  • el grado de alteración de la roca
  • el tiempo de contacto agua-roca
  • la permeabilidad del material
  • la longitud del recorrido subterráneo
  • la alterabilidad de los minerales

En términos generales, el paso del agua por las rocas deja una “huella” en forma de iones disueltos. Aunque es difícil establecer valores exactos, puede enunciarse una relación cualitativa: rocas duras suelen dar lugar a aguas blandas, mientras que rocas más alterables generan aguas más duras. Cuanto más fácilmente se altera una roca, mayor es la cantidad de iones que puede ceder al agua (fig. 10).

Infografía sobre fondo negro con dos flechas horizontales: Arriba, una flecha grande hacia la derecha con el texto “ALTERABILIDAD DE LA ROCA”. En el extremo izquierdo aparece un signo menos (–) y en el derecho un más (+), indicando un aumento de alterabilidad de izquierda a derecha. Abajo, otra flecha grande hacia la derecha con el texto “MINERALIZACIÓN DEL AGUA”, también con (–) a la izquierda y (+) a la derecha, indicando que la mineralización del agua aumenta en el mismo sentido. Entre ambas flechas hay tres columnas (izquierda, centro y derecha): Columna izquierda (baja alterabilidad / baja mineralización): arriba hay una roca gris moteada. Debajo, una gota vacía (o casi sin color) y una flecha vertical azul claro apuntando hacia una gota inferior con muy poca agua coloreada. Columna central (alterabilidad y mineralización medias): arriba hay una roca con bandas o vetas oscuras y claras. Debajo, una gota y una flecha vertical naranja hacia una gota inferior con cantidad intermedia de agua coloreada en tono amarillento/anaranjado. Columna derecha (alta alterabilidad / alta mineralización): arriba hay una roca clara, blanquecina. Debajo, una gota y una flecha vertical roja hacia una gota inferior con mayor cantidad de agua coloreada (más intensa y ocupando más volumen). La idea visual es que, al pasar de izquierda a derecha, la roca es más alterable y el agua resultante aparece progresivamente más mineralizada.
Figura 10: Esquema que relaciona la alterabilidad de la roca (de menor a mayor) con la mineralización del agua (de menor a mayor): tres rocas en la parte superior y tres gotas de agua debajo; a mayor alterabilidad, el agua aparece más mineralizada (más “cargada” de sales).

Sin embargo, esta distinción no es absoluta. Existen calizas o areniscas muy compactas que se alteran con dificultad, de forma similar a algunas rocas ígneas o metamórficas. Además, diferentes tipos de roca pueden originar composiciones hidroquímicas similares, como ocurre con calizas y mármoles, ambos ricos en carbonatos.

¿ Sabías que…
…al hablar de acuíferos, es importante señalar que las rocas que los componen pueden diferir de las rocas que se observan en la superficie. Conocer el recorrido completo del agua, desde la zona de infiltración hasta su captación, requiere estudios hidrogeológicos que integran mapas geológicos, columnas estratigráficas y análisis químicos, sobre todo si se quieren para consumo humano. Estos estudios permiten determinar el flujo de agua, junto con datos de la porosidad y la permeabilidad de las rocas (como te contamos en el post sobre los manantiales de Ulaca).

Si unimos las rocas por donde pasa el agua con las propiedades derivadas de los iones disueltos que contiene, se puede aplicar ciertas conclusiones en muchos fenómenos relacionados con la calcificación de conducciones de aguas, descalcificadores domésticos o el uso del jabón para lavadoras. El sabor del agua es otra de las características que pueden ser utilizadas para realizar experiencias didácticas como catas de agua que pueden tener un objetivo didáctico más o menos avanzado en conocimientos geológicos (Gassiot, 2002; García-Frank et al., 2017).

DISTINTAS ROCAS, DISTINTAS HUELLAS

Se han escogido cuatro marcas de agua mineral representativas de la relación con los diferentes tipos de rocas. En el Sistema Central, aguas relacionadas con rocas ígneas, en el Sistema Bético, aguas procedentes de rocas metamórficas, en el Sistema Ibérico con rocas calcáreas y en la Comarca de La Moraña con rocas sedimentarias.

En la figura 11 se muestra como las aguas relacionadas con acuíferos detríticos de la comarca de La Moraña dejan un residuo seco considerablemente superior (315 mg/L), que las aguas relacionadas con acuíferos calcáreos del Sistema Ibérico (238 mg/L) y muy superior sobre todo a las aguas procedentes de rocas cristalinas como los granitos y los esquistos del Sistema Central o la Cordillera Bética, que dan aguas más blandas (menos de 100 mg/L de residuo seco).

Gráfico de barras verticales sobre fondo blanco con rejilla horizontal. El eje vertical está rotulado “Residuo Seco (mg/L)” y va aproximadamente de 0 a 350 mg/L. En el eje horizontal aparecen cuatro categorías (de izquierda a derecha): Sistema Central: barra baja, alrededor de 25 mg/L. Cordillera Bética: barra intermedia-baja, alrededor de 90 mg/L. Sistema Ibérico: barra alta, alrededor de 235 mg/L. La Moraña: barra más alta, alrededor de 315 mg/L. La tendencia es un aumento claro del residuo seco desde el Sistema Central hacia La Moraña. La Moraña presenta la mayor mineralización (mayor residuo seco), seguida del Sistema Ibérico; Cordillera Bética y Sistema Central muestran valores notablemente menores.
Figura 11. Residuo Seco de aguas minerales procedentes de diferentes áreas. Las rocas sedimentarias de la Comarca de La Moraña imprimen una huella mineral mayor que las aguas procedentes de rocas calcáreas del Sistema Ibérico y que las rocas cristalinas del Sistema Central y la Cordillera Bética.

Un análisis más pormenorizado de los iones mayoritarios en estas aguas nos da más información (fig. 12). Las rocas ígneas plutónicas, como los granitos del Sistema Central, suelen dar aguas de baja mineralización, con predominio del ion bicarbonato (HCO₃⁻), sodio (Na⁺) y calcio (Ca²⁺), además de cantidades significativas de sílice disuelta. Por otra parte, las rocas metamórficas, muestran una gran variedad composicional, dando lugar a aguas con mayor mineralización aunque mayor contenido absoluto de bicarbonato que las rocas plutónicas, como ocurre con los los esquistos de la Cordillera Bética. Las aguas procedentes de acuíferos carbonatados, como los del Sistema Ibérico, ceden mayor proporción de ion bicarbonato y calcio. Por último, las rocas sedimentarias areno arcillosas al ser más porosas, son más alterables por el agua y dan mayor mineralización de sodio y cloruro, como se puede ver en el agua de la comarca de La Moraña.

Composición sobre fondo negro con cuatro diagramas circulares (gráficos de sectores) distribuidos en una cuadrícula de dos filas por dos columnas. Todos usan la misma paleta: azul, naranja, gris y amarillo. En la parte inferior hay una leyenda con cuatro recuadros de esos colores, pero sin texto legible asociado (solo los colores). Valores mostrados en cada gráfico: Arriba izquierda: Amarillo: 10 (sector más grande). Naranja: 3. Gris: 0,94. Azul: 2,44. Arriba derecha: Amarillo: 48 (sector más grande). Naranja: 10. Gris: 2. Azul: 7. Abajo izquierda: Amarillo: 302 (sector claramente dominante). Naranja: 66 (segundo sector). Dos sectores muy pequeños aparecen con etiquetas fuera del círculo mediante líneas guía: 1 y 1,4 (corresponden a dos de los colores minoritarios). Abajo derecha: Amarillo: 247 (sector más grande). Azul: 81,9. Naranja: 32,1. Gris: 29,7. Imagen sobre fondo negro con cuatro diagramas circulares (gráficos de sectores) en disposición 2×2. Cada gráfico representa el reparto relativo de cuatro iones mayoritarios, codificados por color según la leyenda inferior: azul = sodio (Na+), naranja = calcio (Ca2+), gris = cloro (Cl-) y amarillo = bicarbonato (HCO3-). Los cuatro gráficos corresponden a: (a) Arriba izquierda: granitos del Sistema Central. Valores mostrados: HCO3- 10 (sector mayoritario), Ca2+ 3, Cl- 0,94 y Na+ 2,44. (b) Arriba derecha: esquistos de la Cordillera Bética. Valores: HCO3- 48 (mayoritario), Ca2+ 10, Cl- 2 y Na+ 7. (c) Abajo izquierda: calizas del Sistema Ibérico. Valores: HCO3- 302 (claramente dominante), Ca2+ 66, y dos sectores muy pequeños con valores 1 y 1,4 (correspondientes a Na+ y Cl- en proporciones mínimas). (d) Abajo derecha: rocas sedimentarias detríticas de La Moraña. Valores: HCO3- 247 (mayoritario), Na+ 81,9, Ca2+ 32,1 y Cl- 29,7. Interpretación indicada por el pie de figura: en términos relativos, el bicarbonato (HCO3-) es el ion predominante, seguido por sodio (Na+), calcio (Ca2+) y cloro (Cl-) como el menos abundante. En términos absolutos, las concentraciones difieren mucho entre orígenes, con mayor mineralización en las aguas asociadas a rocas más alterables, especialmente calizas (c) y sedimentarias detríticas (d).
Figura 12. Contenido de los iones mayoritarios de aguas con origen relacionado con granitos del sistema central (a), esquistos de la Cordillera Bética (b), calizas del Sistema Ibérico (c) y rocas sedimentarias detríticas de la Comarca abulense de La Moraña (d). El ion más abundante de forma relativa es el bicarbonato (HCO3–), le sigue el sodio (Na+), el calcio (Ca2+) y en menor grado el cloro (Cl–) aunque de forma absoluta las concentraciones son muy diferentes, presentando una mayor mineralización las aguas procedentes de rocas alterables, como las carbonáticas (c) y sedimentarias (d).

La próxima vez que bebas agua mineral, puedes fijarte en la etiqueta de la botella e interpretar la huella de las rocas por donde ha circulado y donde se ha almacenado. Sabrás si se trata de agua dura o blanda, además de tener una idea de los iones que tienes en tu vaso. Verás que es mucho más que simplemente H2O.

BIBLIOGRAFÍA

Custodio, E. y Llamas, R. 1996. Hidrología Subterránea. Ed. Omega.

Gassiot, X. 2002. Análisis y cata de aguas. Enseñanza de las Ciencias de la
Tierra, 10(1): 47-51.

García-Frank, A. y Fesharaki, O (2017). Cata de aguas a ciegas: un taller inclusivo sobre aguas minerales y geología. Livro de Resumos da XXII Bienal da RSEHN, Coimbra.

WEBGRAFÍA

https://www.bbc.com/

https://www.aiguacasa.com

https://www.usgs.gov/

Artículos de geología general (temáticas), Didáctica, Geoarqueología, Historia de la Geología

¿Qué es un Tsunami?

Deja un comentario

Los tsunamis son unas manifestaciones fuertemente energéticas de la dinámica de nuestro planeta, espectaculares, pero también responsables de algunas de las catástrofes naturales recientes más tristes.

Los tsunamis de Japón en 2011 y del sudeste asiático en 2004 y su difusión a nivel global por redes cambiaron por completo nuestro imaginario colectivo al respecto de estos fenómenos (Fig. 1). Las estimaciones de víctimas mortales para ambos eventos son terroríficas, en Japón murieron cerca de 16.000 personas (hay todavía más de 2.500 desaparecidos) y en Indonesia fallecieron más de 280.000 personas.

Descripción accesible de la imagen: A la izquierda, sobre un fondo azul, aparece el texto: “5 de noviembre. Día Mundial de Concienciación sobre los Tsunamis. Empoderando a la próxima generación con las lecciones del Tsunami del Océano Índico de 200_” (el último número está incompleto). A la derecha, ocupa la mayor parte de la imagen la fotografía de un gran barco oxidado y volcado de lado, parcialmente hundido en el mar. La estructura muestra tuberías, pasarelas metálicas y una cabina de color rojizo deteriorada. La imagen transmite la magnitud de la destrucción asociada a los tsunamis.
Figura 1. El 5 de noviembre es el día mundial de concienciación sobre los tsunamis. UNDRR, https://tsunamiday.undrr.org/es

Sus efectos nos resultan inquietantes. Un ejemplo claro es la película Lo imposible (2012), dirigida por J. A. Bayona, que narra la historia real de una familia que sobrevivió al devastador tsunami de 2004. Otro ejemplo es la preocupación por que se pueda repetir una catástrofe como la sucedida en la central nuclear de Fukushima, dañada por el tsunami de 2011, y que continúa generando contaminación y riesgo debido a los problemas aún no resueltos en su control.

La mayor parte de los tsunamis se generan como un efecto colateral de un gran terremoto.

¿Qué necesitamos para que se produzca un tsunami? Dos cosas:

  1. Un terremoto tan grande como para modificar la superficie del planeta
  2. Que el terremoto ocurra bajo el mar.

Cuando se genera un terremoto de gran magnitud (Fig. 2), si se produce cerca de la superficie de nuestro planeta pasan dos cosas, por un lado una rotura y desplazamiento de la superficie del planeta y por otro las conocidas ondas sísmicas que se propagan desde la zona de rotura y hacen vibrar el terreno.

Descripción accesible de la imagen: La imagen es un esquema dividido en tres secciones horizontales que explican cómo se forma un tsunami debido a un terremoto submarino. Primera sección: “Antes del terremoto” Se muestra el fondo marino con una pendiente suave hacia la costa. A la izquierda, el océano tiene unos 4.000 metros de profundidad. La línea azul representa el “nivel del mar original”. En la orilla, sobre una pequeña loma, hay una palmera. Bajo el fondo marino se ve una línea roja que simboliza una falla geológica aún sin movimiento. Segunda sección: “En el terremoto” La falla se desplaza y genera un levantamiento del fondo marino. Aparecen flechas que indican el movimiento ascendente de la superficie y el desplazamiento del agua. El texto señala “Desplazamiento del mar” y “Desplazamiento de la superficie”. Una estrella roja marca el epicentro del “Terremoto”. El nivel del mar se modifica temporalmente, elevándose en una zona y descendiendo en otra. Tercera sección: “Tsunami después del terremoto” El fondo marino queda deformado de forma permanente. El agua se mueve en ondas que avanzan hacia la costa. En mar abierto, las olas son largas y bajas (menos de 1 metro de altura, velocidad de 150 a 300 km/h). Cerca de la costa, las olas se hacen mucho más altas (varias decenas de metros, velocidad de hasta 50 km/h). El texto “Tsunami en la costa” aparece en rojo, junto al dibujo de grandes olas que se acercan a la playa donde sigue en pie la palmera. En conjunto, el esquema ilustra el proceso completo: desde la calma inicial, pasando por el sismo submarino, hasta la llegada del tsunami a la costa.
Figura 2. Esquema temporal del proceso de generación de un Tsunami. Necesitamos un terremoto que deforme la superficie del fondo del mar, de forma que desplace hacia arriba el agua del mar. Esta agua desplazada, al buscar su equilibrio gravitacional genera una onda que se propaga por el océano hasta llegar a la costa. Al llegar al litoral el tren de ondas se frena con el fondo marino más superficial y construye el tsunami. A mayor masa de agua desplazada por el terremoto, mayor velocidad de las ondas y mayor el tsunami resultante. Grafico: Javier Elez.

En geología llamamos falla a la fractura por la que se produce el desplazamiento del terreno. Para que os hagáis una idea el terremoto de Japón de 2011 desplazo hasta 2,4 metros la isla de Honshu, la mayor del archipiélago Japonés.

Si el desplazamiento de la corteza terrestre durante un terremoto ocurre bajo una gran masa de agua, como en el fondo del océano, el movimiento del suelo marino empuja la columna de agua que tiene encima. Si esto sucede a una profundidad de unos 4.000 metros, implica que se están moviendo cuatro kilómetros de columna de agua.

Cuanto mayor sea la magnitud del terremoto, más extensa será la zona afectada y mayor la cantidad de agua desplazada.

En ese momento el agua sube sobre su nivel habitual y luego por gravedad baja, oscilando de forma similar a cuando tiramos una piedrita a un lago y se forman las típicas ondas. La consecuencia de este movimiento oscilatorio es una onda estacionaria en el mar (Fig. 3).

Descripción accesible de la imagen: La imagen muestra un conjunto de ondas concéntricas en la superficie del agua, vistas desde arriba. En el centro, un punto más oscuro indica el lugar donde una gota acaba de caer, formando un pequeño cráter circular rodeado por anillos que se expanden hacia fuera. Las ondas son simétricas y reflejan la luz, creando un efecto metálico o plateado. El fondo es difuso y grisáceo, lo que resalta el movimiento suave y regular de las ondas. La imagen transmite calma y representa visualmente cómo se propaga la energía a través del agua.
Figura 3. Ondas en el agua que se propagan de forma concéntrica al origen, igual que un tsunami. Fuente Wikipedia.

Estas ondas se mueven por los océanos a velocidades de cientos de km/h. En el océano abierto no son peligrosas, los barcos en muchas ocasiones ni siquiera las notan porque tienen longitudes de onda muy largas (de hasta 300 km) y amplitudes muy pequeñas (menores a un metro). Pueden cruzar el Océano Pacífico de Japón a California en unas 9 horas.

Pero cuando llegan a la costa la cosa cambia, al disminuir la profundidad la onda roza con el fondo, se frena, crece en la vertical y acumula agua y presión. Como el tren de ondas es continuo llega un momento en el que el agua amontonada en la zona litoral crece tanto que se cae hacia el continente inundando las zonas costeras en muchas ocasiones de forma violenta y generando los daños que tenemos todos en la retina.

En japonés, tsunami significa “Ola de Puerto” haciendo referencia a la dinámica del fenómeno, pues en mar abierto no se aprecia y solo cuando llega a la costa es cuando vemos las grandes olas.

En España tenemos registro geológico de Tsunamis, siendo los más recientes en la costa atlántica de Andalucía. El más conocido fue causado por el terremoto de Lisboa en 1755, con más de mil víctimas mortales solo en Andalucía. Este terremoto provocó en las costas andaluzas un tsunami con olas de 10 a 12 m de altura (equivalente a un edificio de cuatro plantas), con tiempos de inundación máximos superiores a los 8 minutos, llegando a inundar zonas situadas a más de 5 km hacia el interior de la costa.

Pero no ha sido el único. En la costa atlántica de Andalucía tenemos registro de siete grandes tsunamis en los últimos 7.000 años, de ellos cuatro se consideran que responden a terremotos de magnitudes muy importantes (mayores a 8)

¿Qué hacer en caso de tsunami?
En caso de riesgo de tsunami, debes seguir únicamente las indicaciones oficiales y acudir a fuentes fiables como la Instituto Geográfico Nacional (IGN) o la Dirección General de Protección Civil y Emergencias. Ve a un lugar seguro: aléjate de la costa, desembocaduras y ríos, y sube a una zona alta o planta elevada si ya estás en el agua. Evacúa inmediatamente si escuchas una alerta oficial, sientes un terremoto intenso o prolongado, observas una retirada rápida del mar o escuchas un rugido fuerte como de tren. Mantén la calma, no regreses hasta que las autoridades lo indiquen y conserva una radio a pilas, linterna y suministros básicos.

Para más información:
https://www.ign.es/web/resources/sismologia/qhacertsu/qhacertsu.html
https://www.interior.gob.es/opencms/pdf/archivos-y-documentacion/documentacion-y-publicaciones/publicaciones-descargables/proteccion-civil/Guia_de_informacion_riesgo_tsunamis_126230890.pdf

Bibliografía:
https://earthobservatory.nasa.gov/images/148036/ten-years-after-the-tsunami
Lario , J., Za Zo, C., Goy, J. L., Silva , P. G., Bardaji, T., Cabero , A., Dabrio, C. J. (2011). Holocene palaeotsunami catalogue of SW Iberia. Quaternary International. doi:10.1016j.quaint.2011.01.036

Entradas relacionadas:

Magnitud e intensidad en los terremotos
Los riesgos geológicos y la vida moderna
GEOLODÍA 23. Los daños del terremoto de Lisboa en el interior de la península ibérica
#Geopostales | Punta Arenas (California, USA)
Abecevidas, Didáctica, Geología como profesión, Historia de la Geología

Abecevidas | Marie Tharp

Imagen Deja un comentario

Este año no llegamos a tiempo de participar con este retrato alfabético en la iniciativa de escritura creativa del mes de febrero 2025 de Café Hypatia: mujer y ciencia. #PVmujerciencia25 #11F #Polivulgadoras, pero aprovechamos el 8M Día Internacional de la Mujer Trabajadora para compartir este relato alfabético de la vida de Marie Tharp.

Analizó por primera vez, de manera detallada, los datos de batimetría del mar, pudiendo descubrir «montañas» en el fondo marino.

Primeros seis perfiles batimétricos del océano Atlántico representados por Marie Tharp. Créditos: Documento Especial #65 de la Sociedad Geológica de América – Los suelos de los océanos: I. Atlántico Norte

Batimetría, la ciencia utilizada por Tharp para estudia la topografía de fondo de lagos y mares en función del espesor de la columna de agua.

Marie Tharp dibujando el diagrama fisiográfico del océano Atlántico Norte. A la izquierda se ven los registros de sondeos, un prototipo del globo terráqueo con las dorsales representadas se encuentra en el medio, y una versión ampliada de sus seis perfiles del Atlántico Norte se ve en el esquina superior derecha de la foto. Finales de la década de 1950. Créditos:  Lamont-Doherty Earth Observatory.

Contratada para redactar y hacer cálculos para los estudiantes de la Universidad de Columbia, conoció a Maurice Ewing y Bruce Heezen trabajando para sus investigaciones.

Dió a conocer los fondos marinos con la publicación del primer mapa fisiográfico del Atlántico Norte en 1957. No pudo ser un mapa topográfico en detalle porque el gobierno norteamericano clasificó estos datos al considerar que podían resultar beneficiosos para la Unión Soviética en plena Guerra Fría.

Mapa del Océano Atlántico. Diagrama fisiográfico del Océano Atlántico.
Colección Mapas, Biblioteca Regenstein: G9101.C2 1957 H.4

En 2016, Google Earth lanzó una extensión descargable con el mapa histórico de Maire Tharps.

Imagen de Google Earth con el mapa histórico de Marie Tharp. Fuente: Google Earth.

Fue una de las Petroleum Geology Girls cuando se permitió a las mujeres entrar en el mundo de la Geología del Petróleo ante la necesidad de encontrar nuevos yacimientos de combustible para continuar en la guerra; siendo Standard Oil and Gas su primer lugar de trabajo.

Marie Tharp en 1944, cuando empezó a trabajar para Standard Oil and Gas. Créditos: Lamont-Doherty Earth Observatory.

Geología, una disciplina considerada masculina como muchas otras en esa época. Con la II Guerra Mundial los hombres se fueron al frente y la falta de geólogos posibilitó a las mujeres estudiar esta ciencia.

Hija única de Bertha Louise Tharp, maestra de alemán y latín , y William Edgar Tharp, topógrafo del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos . Nació en Ypsilanti (Michigan) en 1920, y menudo acompañaba a su padre en su trabajo de campo, lo que le dio una temprana introducción a la cartografía.

Marie Tharp ayudando a su padre en la cartografía de suelos. Créditos: colección personal Marie Tharp

Identificó la dorsal en el centro del océano Atlántico (1953), prueba de la expansión de los océanos, pero su compañero Heezen tardó más de un año en aceptar que pudiera tener razón ya que él era partidario de la teoría de la tierra en expansión.

En primer plano, Marie Thurp dibujando sus mapas a mano con lápiz y tinta tras procesar los datos de ecosonda. Bruce Heezen de pie al fondo
Créditos: Joe Covello, National Geographic.

Juntó disciplinas como la geología, las matemáticas, la física y el dibujo en su trabajo diario, siendo hoy en día una referente de enfoque multidisciplinar de educación STEAM.

Kilómetros de líneas de datos les sirvieron a Maire Tharp y Bruce Heeze para cartografiar los distintos océanos del planeta y conocer así la realidad del fondo marino, hasta entonces interpretado como cubetas rellenas de fango.

Los mapas publicados entre 1959 y 1963 no contaban con el nombre de Marie Tharp, ni tampoco se le reconoció el mérito de ser la descubridora del rift de la dorsal mesoatlántica.

Marie Tharp trabajando con cientos de perfiles de ecosondeos para cartografiar la topografía del fondo oceánico. (Columbia, 1964). Créditos:  Lamont-Doherty Earth Observatory.

Maurice Ewing fue un importante geofísico que estudiaba el comportamiento de las ondas sísmicas en la superficie de los continentes y que desarrolló varios instrumentos para el análisis topográfico de los mares, todo con respaldo del Gobierno Norteamericano por la importancia estratégica de los fondos marinos. Sería el jefe del laboratorio donde trabajó Marie, y ante sus logros junto a Bruce entorpeció sus trabajos negándoles las subvenciones para los viajes en barco y no renovando sus contratos en 1968.

No fue hasta 1977 que empezó a reconocerse su trabajo con el Premio Nacional de Ciencias de los Estados Unidos. Posteriormente llegaron otros reconocimientos: premio Hubbard de la National Geographic Society (1978), premio por sus logros de la Sociedad de Mujeres Geógrafas (1996), nombrada una de las Cartógrafas Más Destacadas del Siglo XX por la Sociedad Phillips de la Biblioteca (1997), Premio a la Mujer Pionera en Oceanografía de la Institución Oceanográfica Woods Hole (1999), y el primer Premio Honorífico Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia (2001).

Organizado el primer congreso oceanográfico internacional en Nueva York, el famoso oficial naval Jacques Cousteau acudió en su buque Calypso desde Europa arrastrando por el lecho marino un trineo con cámaras convencido de poder desmentir la existencia de la dorsal que proponían Tharp y Heezen, sin embargo, lo que obtuvo fueron imágenes que confirmaban su existencia.

Prohido para las mujeres de EE.UU. trabajar en barcos, Tharp se encargaba de interpretar y representar en gabinete los datos que su compañero Bruce Heezen le mandaba desde el buque de investigación. No le permitieron embarcar hasta 1965, cuando Tharp tenía 45 años.

Marie Tharp y Bruce Heezen observando el trazador sísmico a bordo del buque científico USNS Kane en su viaje inaugural, en 1968. Créditos: AIP Emilio Segrè Visual Archives, Gift of Bill Woodward, USNS Kane Collection

Quiso estudiar literatura como primera opción en St. John´s College (Annapolis) pero no admitían mujeres porque en ese tiempo las mujeres solo podían trabajar fuera de casa como maestras de escuela, enfermeras o secretarias.

Revolucionó la geología, la ciencia y la concepción del mundo. En sus propias palabras: “Yo tenía un lienzo blanco para llenar con extraordinarias posibilidades, un rompecabezas fascinante para armar. Eso era una vez en la vida –una vez en la historia del mundo–. Fue una oportunidad para cualquier persona, pero especialmente para una mujer de la década de 1940.”

Marie Tharp posa con su mapa, coloreado por Heinrich C. Berann, producido por National Geographic en 1968. Créditos:  Lamont-Doherty Earth Observatory.

Se graduó en Inglés y Música en la Universidad de Ohio (1943), en Geología del Petróleo en la Universidad de Michigan (1944) y en Matemáticas en la Universidad de Tulsa (1948).

Tharp es el nombre puesto a un pequeño cráter de impacto situado en el hemisferio sur de la cara oculta de la Luna como homenaje por parte de la Unión Astronómica Internacional.


Parte del mapa de la cara oculta de la Luna del USGS donde se ve el cráter nombrado como Tharp. Fuente: Wikipedia

Un joven graduado en Bellas Artes, Howard Foster, fue contratado por Heezen para dibujar sobre el mapa del océano Atlántico los epicentros de los terremotos marinos registrados. Coincidían con la dorsal descubierta por Tharp y reforzaba su propuesta del movimiento de los continentes.

Vema era el nombre del barco que adquirió el Instituto Lamont en 1953, y con el que Bruce pudo recopilar todos los datos que Tharp cartografió a mano, representando cada detalle submarino.

World Ocean Floor Map (Mapa Mundial de los Fondos Oceánicos) fue su gran obra final, publicada en 1977 junto con Heezen y el pintor Heinrich Berann. Heezen no llegó a verlo publicado ya que murió por un infarto cuando se encontraba en un submarino en las costas de Islandia ese mismo año.

Mapa Mundial de los Fondos Oceánicos. Mapa pintado manualmente por Heinrich Berann. Créditos: Heezen-Tharp «World ocean floor» de Berann. [?, 1977], Berann, Heinrich C, Bruce C Heezen y Marie Tharp.
Tharp y Heezen repasando el mapa de los fondos marinos en elaboración por el pintor Heinrich Berann. Créditos:  Lamont-Doherty Earth Observatory

Xerografía es el proceso con el que se reprodujeron muchos de sus mapas. En 1995 donó más de 40.000 artículos a la biblioteca del congreso norteamericano: información geológica y sísmica, datos de gravedad, mapas de referencia, revistas técnicas, informes, diagramas fisiográficos e incluso sus mapas del fondo oceánico.

Marie Tharp con los bibliotecarios del congreso Winston Tabb y James H. Billington visionando algunos de los articulos que Tharp donó a dicha biblioteca. Créditos: Rachel Evans.

Ya son muchos los reconocimientos a su figura, pero aún se sigue sin estudiar su nombre ni la importancia de sus descubrimientos para asentar los pilares fundamentales de la geología moderna.

Zambullida en un mundo de hombres, muchos fueron los obstáculos que le pusieron sus colegas masculinos y a los que tuvo que sobreponerse para hacer su trabajo.

Fotografía de Marie Trarp en 2001, junto al prototipo del globo terráqueo que hizo con Heezen en la década de los años 50, donde se representan las dorsales oceáncias. Marie falleció en 2006. Créditos:  Lamont-Doherty Earth Observatory.

Artículos de geología general (temáticas), Didáctica, Historia de la Geología, Minerales y rocas, Paleontología

Para conservar la naturaleza… ¿hay que tener en cuenta a la geología? Hablemos sobre geoconservación

Deja un comentario

Autoras: Thais de Siqueira Canesin y Ana Isabel Casado

Según la Unión Internacional de Conservación de la Naturaleza (UICN): “Esencialmente, la geoconservación es la práctica de conservar, mejorar y promover el conocimiento de la geodiversidad y del patrimonio geológico. Por lo tanto, la geoconservación se ocupa principalmente de la conservación de características y/o elementos que tienen una importancia geológica o geomorfológica especial. La geoconservación puede ayudar a mantener la biodiversidad y el funcionamiento de ecosistemas sanos”.

La geoconservación ha tomado relevancia en los últimos 30 años, siendo un pilar clave para la conservación de la naturaleza.

Otros conceptos necesarios para hablar de Geoconservación: geodiversidad y patrimonio geológico

La geodiversidad se refiere a la variedad de procesos y elementos geológicos (rocas, minerales, fósiles), geomorfológicos (geoformas) y pedológicos (suelos) que forman parte los ecosistemas (figura 1).

En el artículo se incluye la Figura 1, que ilustra cómo la geodiversidad se compone de los elementos geológicos, geomorfológicos, pedológicos y los procesos asociados presentes en un ecosistema. Imagina un diagrama o imagen que muestra estos componentes de forma integrada, resaltando su interrelación y dependencia.
Figura 1: La geodiversidad se compone de los elementos geológicos, geomorfológicos, pedológicos y los procesos asociados que se encuentran en ese ecosistema, y que forman parte de él.

En 2004, el geocientífico Murray Gray publicó el primer libro dedicado a la geodiversidad, “Geodiversity: valuing and conserving abiotic nature”, donde describe cómo estas diversas características de la Tierra son esenciales para comprender tanto la historia geológica como el equilibrio de los ecosistemas.

Para determinar la importancia de la geodiversidad de un lugar hay que evaluar sus elementos geológicos en relación a su valor:
1- Intrínseco
2- Cultural
3- Estético
4- Económico
5- Funcional
6- Científico
7- Educativo

Un mismo lugar puede tener uno o varios de estos valores.

El patrimonio geológico es definido por la UICN como “los elementos de la geodiversidad de la Tierra que tienen un valor significativo científico, educativo, cultural o estético”.

La geoconservación son las acciones y medidas para preservar y/o conservar la geodiversidad y el patrimonio geológico para el futuro.


Las rocas, las cuevas, los valles, los fósiles, los volcanes… son esenciales para que la ciencia pueda entender y explicar cómo han evolucionado la Tierra y la vida a lo largo del tiempo.

Geoconservación y ecosistemas

Los ecosistemas naturales, como son los bosques, las barreras de coral, los desiertos… son esenciales para la correcta regulación del clima, el agua y la biodiversidad. La conservación de estos ecosistemas es fundamental para garantizar la sostenibilidad del planeta.

La geoconservación desde la perspectiva de la sostenibilidad y la diversidad de la vida en la Tierra, adquiere un significado aún más profundo. No se limita solo a la conservación de la geodiversidad y el patrimonio geológico, sino que también asegura que los ecosistemas y la biodiversidad puedan seguir existiendo.

La geoconservación es esencial para la sostenibilidad del planeta y para la conservación de todas las formas de vida.

Cuidar de la Tierra significa cuidar de la naturaleza tanto de su parte viva (biótica) como la parte no viva (abiótica), es decir, tanto de los seres vivos como del sustrato, la base y la geodiversidad que la componen, que están interconectadas para poder ser posibles.

Los elementos de la geodiversidad, los recursos naturales geológicos, están directamente conectados con el equilibrio ecológico. Por ejemplo, los bosques, los corales o los desiertos no solo son importantes por albergan distintas especies de flora y fauna, sino que también juegan un papel esencial en la regulación de los ciclos climáticos y la conservación del suelo. La destrucción de estas áreas puede poner en riesgo tanto los procesos naturales como la vida en el planeta.

Ejemplos muy claros son los ecosistemas de las regiones desérticas (figura 2), de los glaciares y de los ambientes acuáticos que tienen su biodiversidad específica, la cual ha evolucionado y se ha establecido en estos entornos concretos condicionada por el sustrato rocoso. A lo largo de los millones de años de edad del planeta, los ambientes, las rocas y los procesos han ido cambiando y la biodiversidad lo ha hecho con ellos adaptándose a las nuevas condiciones.

Se trata de una ilustración en acuarela que representa un ecosistema desértico. En ella, el cielo muestra tonos pardos que evocan aridez, altas temperaturas y baja humedad. La arena se acumula formando dunas, mientras que en el primer plano se distinguen rocas y suelos. Sobre estos suelos crecen arbustos y algunos árboles, y en el ambiente se pueden ver aves volando a lo lejos, una gacela, y se intuyen comunidades humanas adaptadas a este entorno. Se distinguen los elementos abióticos –como la arena, la temperatura, la humedad, la geomorfología, las rocas y los suelos– y los elementos bióticos, que incluyen la fauna, la vegetación y las comunidades humanas. La imagen enfatiza cómo los elementos vivos se adaptan a las condiciones impuestas por el entorno físico.
Figura 2: En un ecosistema de desierto se pueden distinguir sus elementos abióticos (arena, temperatura, humedad, geomorfología, rocas, suelos…) y sus elementos bióticos (fauna, vegetales, comunidades humanas…). Los elementos bióticos se adaptan a los abióticos.

¿La amenaza a la geodiversidad es también una amenaza para las comunidades humanas?

Comprendiendo los factores que vinculan a los pueblos, las culturas y los distintos grupos humanos con la geodiversidad nos encontramos con un nuevo concepto, la geología social.

En el caso de la humanidad, las distintas poblaciones también se han adaptado al lugar que habitan condicionadas por la geodiversidad. Las comunidades inuit, ribereña, pescadora o los pueblos nómadas del desierto son claros ejemplos de estas adaptaciones.

La vida, las culturas y las sociedades se han ido adaptando a los distintos ambientes, controladas por la geodiversidad.

Cuidar de la naturaleza es, sobre todo, conservar la parte que la sustenta: la geodiversidad y el patrimonio geológico.

Por todo esto, la geoconservación es fundamental para mantener la resiliencia de la Tierra, permitiendo que los ciclos naturales continúen funcionando y que el planeta siga proporcionando recursos esenciales para la vida, como agua potable, aire limpio y suelos fértiles; al mismo tiempo que conserva la biodiversidad necesaria para la salud del ecosistema global.

¿SABÍAS QUÉ…

… en el año 2022 la UNESCO proclama el 6 de octubre como el Día Internacional de la Geodiversidad?

La Organización de las Naciones Unidas para la Educación, la Ciencia y la Cultura (UNESCO) proclama el Día Internacional de la Geodiversidad para crear conciencia sobre el vínculo entre geodiversidad y vida, y para destacar como la educación en geociencias crea soluciones sostenibles ante el cambio climático, la necesidad de recursos, la reducción de riesgos naturales y la pérdida de biodiversidad.

El Día Internacional de la Geodiversidad promueve también el papel del conocimiento geocientífico, indispensable para lograr los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 establecidos por la ONU (figura 3).

Esta imagen presenta los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible adoptados por la ONU en 2015. Se visualizan íconos representativos de cada objetivo, que buscan impulsar acciones a nivel global para mejorar la calidad de vida, proteger el planeta y garantizar la paz y la prosperidad para todos.
Figura 3. Los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) adoptados por la ONU en 2015. Referencia ONU


Geodiversidad y biodiversidad

Estos dos términos, que tanto se parecen, hacen referencia a la variedad de elementos que se encuentran en la naturaleza, permitiendo diferenciar entre los elementos vivos (parte biótica) y los no vivos (parte abiótica).
La BIODIVERSIDAD se encarga de la parte biótica de los ecosistemas (flora y fauna) y la GEODIVERSIDAD de la parte abiótica (elementos y procesos geológicos, geomorfológicos y pedológicos)

Referencias

Brilha, J. (2005). Património geológico e geoconservação: a conservação da natureza na sua vertente geológica. Braga: Palimage Editores. 190 p.

Brilha, J. (2016). Inventory and Quantitative Assessment of Geosites and Geodiversity Sites: a Review. Geoheritage, 8(2), 119–134.

Carcavilla, L. U. (2012) Geoconservación. Instituto Geológico y Minero de España. Madrid, España.

Gray, M. (2004). Geodiversity: valuing and conserving abiotic nature. John Wiley and Sons, Chichester, England, 434 p.

Gordon, J. E., Crofts, R., Díaz-Martínez, E., & Woo, K. S. (2018). Enhancing the Role of Geoconservation in Protected Area Management and Nature Conservation. Geoheritage, 10(2), 191–203. https://doi.org/10.1007/s12371-017-0240-5

IUCN (2025). International Union for Conservation of Nature. IUCN´s World Commission on Protected Areas (WCPA). (https://iucn.org/our-union/commissions/iucn-world-commission-protected-areas-2021-2025).

Sharples, C. (2002). Concepts and Principles of Geoconservation. Tasmanian Parks & Wildlife Service. 81 p.

Actividades de divulgación, Artículos de geología general (temáticas), Didáctica, Geología de Ávila, Noticias

Geolodía y Gamificación. ¿De qué trata el trabajo que presentamos en el Congreso Geológico de España 2024?

Deja un comentario

Puedes escuchar el contenido de esta entrada aquí:

En el XI Congreso Geológico de España presentamos una de nuestras propuestas de divulgación científica (figura 1). Esta propuesta se llevó a cabo a través de la gamificación, en el Geolodía de Ávila 22 en Villaflor, y en Ciencia en Acción 2023.

Nuestra compañera @anabelgeoraman durante la exposición del trabajo en la Sesión de Didáctica y divulgación del Congreso Geológico de España el pasado 3 de julio. Se puede ver a Ana Isabel detrás del atril, señalando a la pantalla con la proyección de la presentación de la ponencia, donde se puede leer "Gamificando el Geolodía de Ávila, experiencias en el campo y en entorno cerrado". También se ve a las dos geólogas responsables de la sesión sentadas alrededor de la mesa de organizadoras.
Figura 1: nuestra compañera @anabelgeoraman durante la exposición del trabajo en la Sesión de Divulgación y Enseñanza de las Ciencias de la Tierra, del Congreso Geológico de España el pasado 3 de julio.

La Evolución del Geolodía de Ávila

Desde 2016, el actual equipo organizador del Geolodía de Ávila ha trabajado en mejorar la experiencia de esta actividad. Tradicionalmente, este evento consistía en rutas autoguiadas con paradas en puntos geológicos significativos, donde geólogas y geólogos ofrecían explicaciones detalladas. Sin embargo, a pesar del éxito de este formato, las encuestas de participantes revelaban la necesidad de una aproximación más inclusiva y lúdica, especialmente para asistentes más jóvenes y familias.

Introducción a la Gamificación

En la edición de 2022, desarrollada en Villaflor (Ávila), se tomó la decisión de gamificar el Geolodía. La gamificación, una metodología que introduce elementos de juego en contextos no lúdicos; y busca aumentar la participación y el compromiso de quienes participan. La idea era sencilla pero poderosa: transformar el recorrido geológico en un juego de aventura, donde cada parada ofreciera no solo información científica, sino también retos y recompensas.

Elementos de la Gamificación en el Geolodía

La gamificación del Geolodía de Ávila se basó en los elementos que estructuran este tipo de actividades: dinámicos, mecánicos y componentes de juegos. Estos elementos se organizan de manera jerárquica en tres niveles (figura 2):

  1. Elementos Dinámicos: Aspectos generales que mantenían el funcionamiento de la actividad, como la historia subyacente y el flujo de la narrativa.
  2. Elementos Mecánicos: Reglas y procesos que guiaban el desarrollo del juego, incluyendo el uso de mapas y la búsqueda de paradas.
  3. Elementos componentes: Herramientas y objetos físicos utilizados, como pegatinas y mapas interactivos.
Pirámide propuesta por Werbach y Hunter (2012) para jerarquizar e interrelacionar los distintos elementos de la gamificación. En la cúspide se sitúan los elementos dinámicos, que son los aspectos generales que hacen funcionar la actividad. Inmediatamente debajo se sitúan los elementos dinámicos que provocan el desarrollo del juego y que condicionan los elementos dinámicos. Y en la base se encuentran los elementos componentes, medios por los que se ejecutan los elementos mecánicos y los elementos dinámicos por lo que ambos dependen de éstos.
Figura 2. Pirámide propuesta por Werbach y Hunter (2012) para jerarquizar e interrelacionar los distintos elementos de la gamificación.

La historia central involucraba a quienes se acercaron al Geolodía en una misión para resolver un desafío geológico final, explorando diferentes paradas que representaban puntos de interés geológico en Villaflor. Cada parada proporcionaba una insignia y una pista para resolver el enigma final, promoviendo tanto la colaboración como la competencia amistosa.

Impacto y Resultados

La respuesta a la gamificación fue abrumadoramente positiva. Las encuestas post-evento reflejaron comentarios entusiastas como «super divertido el laberinto» y «muy interesante, una actividad para repetir». Los datos recogidos mostraron que la gamificación no solo aumentó la satisfacción de quienes participaban, sino que también redujo el abandono y mejoró el aprendizaje.

La adaptación de la actividad para espacios cerrados, como aulas, fue igualmente exitosa. En el concurso internacional «Ciencia en Acción» en Viladecans, Barcelona, la versión gamificada del Geolodía de Ávila ganó el primer premio en la categoría de Laboratorio de Geología. Este reconocimiento destacó la capacidad de la gamificación para comunicar contenidos científicos de manera efectiva y atractiva.

Conclusión

La experiencia de gamificar el Geolodía de Ávila representa un avance significativo en la divulgación científica. Al integrar elementos lúdicos en actividades educativas, se logra captar la atención de un público amplio y diverso, desde jóvenes estudiantes hasta docentes y familias. Este enfoque innovador no solo mejora la experiencia de aprendizaje, sino que también demuestra el potencial de la gamificación para revitalizar la educación y la divulgación científica.

Puedes leer el trabajo completo en la web de reseachgate

Casado, A.I., Melón, P., Pérez-Tarruella, J., Canesis, T.S., Béjard, T.M., Muñoz, F., Díez-Canseco, J., Cuevas, J., Claro, A., Castilla-Cañamero, G., Cuerva, A. y Élez, J.;. (2024): Gamificando el Geolodía de Ávila, experiencias en el campo y en entorno cerrado. Geo-Temas, 20: 490-493.

Primera página del trabajo Casado et al. (2024).
Figura 3.: Primera página del trabajo Casado et al. (2024).