Al norte del pueblo de Cepeda la Mora, dentro de La Serrota, y en un paraje que se llama Alto de las Serradillas, queda una morfología singular, muy bien preservada y sin embargo muy habitual en el Parque Regional Sierra de Gredos y en todo el Sistema Central. Se trata de un paleoglaciar (Figura 1).
Figura 1. Fotografía del paleoglaciar de la Serradilla. Conserva todas las formas del antiguo glaciar, pero ya no hay hielo. El relieve no está en equilibrio con el clima actual. Fotografía de Javier Elez.
Un paleoglaciar son los restos de formas y sedimentos de lo que un día fue un glaciar y que ahora ya no tiene hielo. Esto no nos impide ver sus formas típicas (circos y morrenas) y nos invita a pensar que el clima de nuestro planeta ha cambiado de forma habitual a lo largo de su historia.
El paleoglaciar de la Serradilla
Hemos elegido este paleoglaciar específicamente, y no otro de los muchos que hay en Gredos y la Sierra de Béjar, por tener unas dimensiones modestas y ser de fácil acceso desde Cepeda La Mora (Figura 2).
Figura 2. Localización del Paleoglaciar de la Serradilla, en el recuadro en rojo.
Estas condiciones, junto con el buen grado de preservación que tiene, hacen que se pueda abarcar en su conjunto con la mirada desde el campo y se puedan entender de forma fácil sus formas más destacadas, depósitos de sedimentos y evolución.
En concreto, este paleoglaciar de la Serradilla está muy bien conservado (aunque le falte el hielo) y presenta varios niveles de morrenas y algunos circos como elementos más característicos (Figura 3).
Figura 3. Esquema geomorfológico del paleoglaciar de la Serradilla. En colores azules las distintas morrenas, cuanto más oscuro más altas topográficamente. Las líneas en azul oscuro indican el límite de los distintos circos (cresta) asociados a las morrenas. Las zonas verdes son antiguos lagos postglaciares tipo la laguna grande de Gredos, que ahora están llenos de sedimento y vegetación y por tanto no son lagos ya. Mapa: Javier Elez.
Recuerda que las morrenas son esos acúmulos de sedimentos que el hielo del glaciar arrastra, en su zona central o en los laterales, en su movimiento cuesta abajo (Figura 4).
Literalmente, el hielo se desborda del circo (que es la zona en donde se acumula la nieve y se compacta para formar hielo) y se cae en función de la pendiente existente.
Figura 4. Fotografía de primer plano de las morrenas del glaciar de las Serradillas, se observa su estructura caótica compuesta por bloques de todos los tamaños. Fotografía: Gabriel Castilla.
¿Cuándo estuvo activo el glaciar?
Si pensamos en el pasado, este paleoglaciar estuvo activo, incluyendo su lengua de hielo, probablemente al mismo tiempo que los grandes conjuntos de Gredos tan conocidos por las personas aficionadas a las montañas.
No hay dataciones geológicas concretas de la actividad de este paleoglaciar, pero si lo comparamos con los datos de edad que sí existen en otras zonas cercanas, podríamos interpretar que estuvo activo durante el Último Máximo Glaciar (hace unos 20.000 o 30.000 años) y que probablemente el hielo desaparecería definitivamente hace solo unos 13.000 años.
Todo esto es muy tentativo, ya que comparamos con datos de otros paleoglaciares más estudiados en el Sistema Central (Carrasco et al. 2020; Oliva et al., 2019), pero es una interpretación razonable, sujeta a cambiar cuando tengamos datos más precisos.
Figura 5. Vistas 3D desde el NE del paleoglaciar de la Serradilla. A) modelo sombreado con elementos geomorfológicos. B) modelo sombreado únicamente en donde se aprecia el relieve. C) foto de satélite. Mapa: Javier Elez.
El final de la glaciación
Las morrenas están pintadas en colores azules en los mapas de las Figuras 3 y 5, los escarpes de los distintos circos (la zona más alta erosionada por el hielo en el circo) en azul oscuro.
El hielo ocupaba desde los escarpes hasta las morrenas. En muchos glaciares de nuestro planeta, las morrenas más bajas topográficamente son más antiguas y corresponden a los episodios de máxima extensión de los hielos, mientras que las más altas topográficamente son más recientes.
Al incrementarse poco a poco la temperatura al final de la glaciación, el hielo se refugia en zonas cada vez más altas, moviendo los sedimentos y generando las morrenas en esas zonas, hasta que finalmente la temperatura sube lo suficiente como para que desaparezcan definitivamente los hielos.
En el paleoglaciar de la Serradilla vemos al menos 4 o 5 conjuntos de morrenas escalonadas en la vertical (Figura 5), marcando claramente esa retirada de los hielos que acompaña a un ciclo de calentamiento del planeta, en el cual, como sabes, estamos inmersos a día de hoy. Es una evidencia más de los cambios de clima del planeta en el que vivimos, siempre extremadamente dinámico.
Las zonas pintadas en verde son lagos de origen glaciar. Al desaparecer el hielo por el progresivo calentamiento del planeta, éste se transformó en agua, que fue retenida por las morrenas y dio origen a esos lagos. Estos, como el de la Laguna Grande de Gredos o la Laguna de la Nava o tantas otras, son muy efímeros en tiempo geológico y se rellenan rápidamente de sedimentos, dejando esas praderas planas con mucha vegetación que se ven en el interior del paleoglaciar de la Serradilla.
Carrasco, R.M. et al. (2020). Glacial geomorphology of the High Gredos Massif: Gredos and Pinar valleys (Iberian Central System, Spain). Journal of Maps, 16:2. Pp. 790-804.
Oliva, M. et al. (2019). Late Quaternary glacial phases in the Iberian Peninsula. Earth-Science Reviews 192. Pp. 564-600.
Llamamos glaciaciones a los momentos de la historia de la Tierra en los que ha habido hielo permanente en forma de glaciares. O al menos a aquellos en los que tengamos evidencias de ello. Es decir: ¡Estamos en una glaciación! De hecho, a nuestra especie le ha tocado vivir en el periodo más frío y con más hielo de los últimos 300 millones de años.
Desde hace al menos 33 millones de años tenemos hielo permanente en la Antártida (Stickley et al., 2004), mientras que desde los últimos 3,3 millones de años tenemos hielo permanente en Groenlandia (Westerhold et al., 2020). Por tanto, estamos en una glaciación que afecta a ambos hemisferios (Figura 1).
En esta escala de millones de años, el principal condicionante de los casquetes glaciares es la distribución de los continentes y océanos. La apertura del Paso de Drake aislando la Antártida, o el cierre del itsmo de Panamá parecen momentos clave para la actual glaciación.
Figura 1.Abajo: Variaciones en la curva isotópica (clima) global durante los últimos 65 millones de años (datos de Westerhold et al., 2020). Marcamos las principales fases de la glaciación actual desde una Tierra sin hielo hace 50 millones de años. Arriba: Zoom en los últimos 400 000 años, reflejando los últimos periodos glaciares e interglaciares del Cuaternario (datos de Lisiecki y Raymo, 2005). La transición de un periodo glaciar a un interglaciar suele ser abrupta y condicionada por un cambio en la insolación de verano en el Hemisferio Norte.
Las curvas del clima global de la Figura 1 representan isótopos de oxígeno en foraminíferos bentónicos, cuyos valores dependen de la cantidad de hielo en planeta y de la temperatura de los océanos. Si quieres saber cómo se obtienen estos registros del clima a lo largo de la historia de la Tierra te recomendamos la entrada «Así conocemos el clima del pasado«.
El hielo glaciar, así como el hielo marino son muy sensibles a pequeñas variaciones del clima, ya que tan sólo 1 ºC puede suponer la diferencia entre el estado sólido y el líquido. Esta sensibilidad del hielo hace que sutiles alteraciones como las asociadas a pequeños cambios en la órbita de la Tierra, deriven en cambios climático extremos. Es por esto que en los últimos millones de años, en el período Cuaternario, con glaciación en ambos hemisferios, tenemos cambios constantes y muchas veces abruptos en las cantidades de hielo en el planeta (Figura 1).
Esas grandes variaciones, que se dan cada decenas o centenas de miles de años, las dividimos en periodos glaciares e interglaciares. Las «glaciaciones» que esculpieron los valles glaciares de Gredos o la Serrota en Ávila son en realidad esos últimos periodos glaciares del Cuaternario (Figura 1). En esta escala de decenas-cientos de miles de años, los principales desencadenantes de los cambios climáticos son los ciclos astronómicos de Milankovitch (Excentricidad de la órbita: 100 000 años; oblicuidad del eje de rotación: 41 000 años; Precesión eje + órbita: 23 000 años).
Además de los ciclos astronómicos principales, las resonancias gravitatorias entre diferentes cuerpos del sistema solar crean ciclos mayores, de hasta millones de años. Es decir, incluso Marte influye en las glaciaciones de nuestro planeta. (Dutkiewicz et al., 2024).
Además de las curvas de isótopos de oxígeno, que nos ayudan a conocer las variaciones de temperatura y hielo en el planeta, tenemos otras pistas para deducir la presencia de grandes glaciares en épocas muy remotas de la historia de la Tierra. Una de ellas son los «dropstones«: Rocas enormes incluidas en depósitos sedimentarios que se originaron en el fondo del océano. ¿Cómo pudieron llegar hasta allí estas rocas, tan lejos de los continentes? Te dejamos un vídeo con el ejemplo de la localidad de Checa, en Teruel.
Dutkiewicz, A., Boulila, S. & Dietmar Müller, R. Deep-sea hiatus record reveals orbital pacing by 2.4 Myr eccentricity grand cycles. Nat Commun15, 1998 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46171-5
Lisiecki, L. E., & Raymo, M. E. (2005). A Pliocene‐Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ18O records. Paleoceanography, 20(1).
Stickley, C. E., Brinkhuis, H., Schellenberg, S. A., Sluijs, A., Röhl, U., Fuller, M., … & Williams, G. L. (2004). Timing and nature of the deepening of the Tasmanian Gateway. Paleoceanography, 19(4).
Westerhold, T., Marwan, N., Drury, A. J., Liebrand, D., Agnini, C., Anagnostou, E., … & Zachos, J. C. (2020). An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years. Science, 369(6509), 1383-1387.
Imagen de portada: Cabra montesa frente a un circo glaciar de la sierra de Gredos. Javier P. Tarruella.
La Asamblea General de las Naciones Unidas designó el 11 de diciembre de 2003 como “Día Internacional de las Montañas”. Desde entonces se ha venido celebrando con la intención de sensibilizar a la humanidad sobre la importancia que las montañas tienen para la vida.
Las montañas merecen nuestra atención por muchos motivos, pero desde una perspectiva naturalística cabe destacar dos:
Primero, porque albergan más de una cuarta parte de las plantas y animales terrestres;
y segundo, porque la aceleración del cambio climático está derritiendo los glaciares a un ritmo sin precedentes. Se espera que la profundidad del hielo en las altas montañas disminuya hasta un 40 por ciento antes del año 2050; un proceso que sin duda tendrá un gran impacto sobre el bienestar, la salud y la economía de millones de personas.
Es por este vínculo entre montañas y glaciares que hemos elegido para la ocasión una secuencia de fotografías de las tierras altas de Islandia.
Además, te animamos a que la acompañes con una banda sonora muy especial: la versión musicada que el compositor Arvo Pärt hizo sobre un poema del escocés Robert Burns (1759-1796). Parafraseando el título de esta obra inmortal, hoy nuestro corazón está en las Tierras Altas.
Las tierras altas de Islandia en imágenes
Foto 1. Estos crestones de roca volcánica son las cumbres de las montañas que reposan bajo el glaciar Vatnajökull, una masa de hielo de 8.100 km2 (prácticamente la misma extensión que la provincia de Ávila) y que en este punto alcanza los 400 metros de espesor. Fotografía de Gabriel Castilla.Foto 2. Frente del glaciar Svínafellsjökull. El color oscuro del hielo se debe a la presencia de cenizas volcánicas. En los últimos 80 años la masa de hielo ha experimentado numerosos avances y retrocesos, fluctuaciones que han dado como resultado la formación de la laguna y la morrena (sedimentos de tamaño muy dispar) que forman el montículo que la delimita. Fotografía de Gabriel Castilla.Foto 3. Cascada de Gullfoss en el río Hvitá, el tercero más caudaloso de Islandia. Nace en el lago del glacial Langjökull, a unos 45 kilómetros al norte. Las paredes del cañón alcanzan una altura de 70 metros en algunos puntos. Fotografía de Gabriel Castilla.Foto 4. Vista panorámica del campo de lava de Mývatnsöraefi, en el noreste de Islandia. Aquí el relieve sobre la árida llanura lo configuran antiguos edificios de volcanes ya extintos. Fotografía de Gabriel Castilla.Foto 5. Nacimiento de una montaña por la erupción del volcán Fragadalsfjall en Islandia (julio de 2023). Fotografía de Gabriel Castilla.
Este año el tema para el Día Internacional de las Montañas, promovido por la FAO, es «Restauración de los ecosistemas de montaña» y pretende sensibilizar sobre la relevancia de los ecosistemas de montaña y demandar soluciones, mejores prácticas e inversiones basadas en la naturaleza que construyan resiliencia, reduzcan la vulnerabilidad y aumenten la capacidad de las montañas para adaptarse a las amenazas diarias y los eventos climáticos extremos.
Los 85 proyectos finalistas de este evento representaban 32 provincias españolas y 6 países iberoamericanos (Portugal, Argentina, Ecuador, Bolivia, Colombia y México).
El objetivo principal de este certamen es hacer llegar la ciencia a toda la ciudadanía, en especial a lasfamilias y el público infantil y juvenil, de una manera divertida y motivadora a través de las propuestas finalistas en cada categoría.
Cartel oficial del evento.
Más de 300 personas, entre alumnado, profesorado y personal investigador de España e Iberoamérica, presentamos nuestros proyectos en alguna de las 14 modalidades. Nuestro trabajo, titulado «El laberinto de las tormentas: un desafío geológico en Villaflor (Ávila)», competía como finalista en la modalidad de Laboratorio de Geología.
Viernes de viaje, montar y organizarlo todo
Llegamos al edificio Cúbic, sede de la feria, el viernes por la mañana. Recoger credenciales, camisetas, bolsas… todo lo necesario para disfrutar de la experiencia. El revuelo de gente ilusionada montando sus experimentos hacía crecer el nerviosismo. Para nuestro equipo, era la primera vez en un evento de estas características, y no sabíamos si nuestro juego iba a gustar tanto como el resto de propuestas. El nivel de los proyectos que pasan a la final es muy alto.
El stand listo para recibir a quienes quieran participar en nuestro juego.
Tras comprobar que cada cosa estaba en su sitio y que todo estaba preparado para el sábado, tuvo lugar el acto inaugural con diferentes espectáculos científicos, como podéis ver en el video adjunto del perfil de instagram de @Cienciaaccion.
Video resumen de la inauguración del evento Ciencia en Acción (autoría @CienciaAccion).
Sábado de mucha mucha Geología
La jornada del sábado fue intensa, un no parar de gente visitando la feria. Según Vilapress, fueron más de 1 500 las personas que se acercaron en algún momento a disfrutar de la ciencia de otra manera. Nosotras, felices, no paramos de explicar geología jugando.
Todo preparado para que dé comienzo la feria.
Como ya os adelantamos, el proyecto con el que hemos competido en Viladecans consiste en adaptar una actividad de campo (concretamente la que hicimos en el Geolodía de Ávila de 2022) a un juego de mesa.
Y así convertimos el mapa que utilizamos para orientarnos en el campo buscando las paradas en un tablero. Con el juego ya montado, no faltaron quienes miraban con curiosidad y se atrevían a preguntar qué era eso del laberinto de las tormentas.
Vista general de los materiales propuestos para llevar a cabo el juego.
Una breve explicación de las normas del juego y comenzamos. Tirando el dado, con suerte fueron a una parada distinta cada vez. Pero también perdieron turno o les tocó una prueba que ya habían completado, por lo que el dado no dejaba de cambiar de manos.
La emoción de quienes participaban en el juego se palpaba en cada prueba. Podemos ver a uno de los jugadores mostrando gran entusiasmo en la parada de «Del inframundo al eterno canto de las sirenas».
Del inframundo al eterno canto de las sirenas, La datación relativa del tiempo… parada a parada y superando algunos retos, valientes participantes compitieron en nuestro juego consiguiendo las pistas necesarias para resolver el desafío final. La concentración y el interés de quienes compitieron en nuestro juego no decayó en ningún momento, y había público de todas las edades y condiciones.
¡¡Estuvimos jugando sin descanso las 8 horas que duró la feria!!
Algunas fotos de las partidas geológicas que jugamos en Viladecans
Ejemplo del entusiasmo que despertó El laberinto de las tormentas en la feria fue el jugador de la foto de abajo, que a pesar de llevar poco tiempo escribiendo (y de momento solo con mayúsculas) quiso completar el desafío final, mostrándose un prodigio de la geología. Superó todos los retos y solo necesitó algo de ayuda para resolver las palabras de las frases del desafío.
Jovencísimo jugador completando letra a letra las palabras del desafío final.
Completado el desafío, el premio era una chapa con un diseño exclusivo. En la chapa se puede ver la mano de un esqueleto (quién sabe si será fósil) haciendo el símbolo de amor en Lengua de Signos Internacional, mientras sujeta un martillo geológico. Además, junto a ella se lee I Love Geology.
Las chapas que entregamos como premio final son toda una declaración de amor internacional y atemporal a la Geología.
Domingo de clausura y entrega de premios
La cita del domingo fue en el teatro Atrium a las 10.00h de la mañana. La organización de Ciencia en Acción había preparado una actuación a cargo de los Castellers de Viladecans y una conferencia titulada Acción Climática a cargo del científico José Miguel Viñas.
Miguel Viñas fue el encargado de la conferencia de clausura.
Después fue la entrega de premios a cargo de los representantes de las distintas sociedades y asociaciones científicas españolas. Uno a uno, los grupos premiados iban subiendo al escenario a recoger sus Menciones de Honor y sus Trofeos.
Llegó el turno de la Modalidad de Laboratorio de Geología. La entrega del primer premio corrió a cargo de Jordi Vilà (de geòleg.cat) en representación de la Sociedad Geológica de España. Nuestra alegría no pudo ser mayor cuando escuchamos: «…por su didáctica, su capacidad de comunicación y claridad de sus contenidos, se concede el primer premio al trabajo El Laberinto de las Tormentas, Un desafío geológico en Villaflor (Ávila)…»
Momento de nombramiento del Primer Premio en la modalidad de Laboratorio de Geología para nuestro trabajo EL LABERINTO DE LAS TORMENTAS, UN DESAFÍO GEOLÓGICO EN VILLAFLOR (ÁVILA).
Sentimos un gran orgullo por recibir este prestigioso premio. Nuestra propuesta en Ciencia en Acción es el reflejo de nuestro trabajo. Este trofeo lo vivimos como el reconocimiento a una labor de divulgación y enseñanza de la geología que nos apasiona y en la que ponemos ilusión, energía y mucho trabajo.
De nuestro paso por la feria también nos llevamos una gran experiencia, aprendiendo de interesantísimos proyectos que se están llevan a cabo en centros de secundaria y de investigación. Hemos conocido a grandes docentes que saben transmitir la pasión por la ciencia a su alumnado. Y a colegas de profesión a los que hemos desvirtualizado después de años de seguir su trabajo en redes. ¡Y nos hemos divertido muchísimo!
Arriba a la izquierda con @Anabyuste y su alumnado del IES Consaburum (@Consaburum) que presentaban otro de los proyectos de la modalidad de Laboratorio de Geología; y varias fotos de buenos momentos de las tres compañeras de @Geologia_avila.
Gracias a la organización de Ciencia en Acción por el buen funcionamiento de la feria y por atender a todas nuestras necesidades. Gracias al Jurado por la buena valoración de nuestro trabajo y por otorgarnos este importante reconocimiento. Ha sido una gran experiencia.
Trofeo del 1er premio de la modalidad de Laboratorio de Geología viajando en el AVE de camino a casa.
La ciencia será protagonista en Viladecans, ya que se acerca una de las ferias más esperadas del año: «Ciencia en Acción«. Este evento anual es conocido por su capacidad inspiradora donde se juntan la creatividad y la innovación en el ámbito de la ciencia.
Logo del evento Ciencia en Acción
En la edición de 2023, Geología desde Ávila competirá en la categoría de Laboratorio de Geología. Para ello, hemos adaptando la actividad que realizamos en Villaflor con un juego de mesa que explora la geología de de este municipio de Ávila.
Cartel del Geolodía 22 de Ávila
Ciencia en Acción 2023: Un evento imperdible
Ciencia en Acción es un concurso científico internacional dirigido a la comunidad estudiantil, docente, investigadora y divulgadora de Iberoamérica, cuyo objetivo principal es despertar el interés del público juvenil y el público en general de manera atractiva y motivadora. Para ello, más de 90 proyectos han sido seleccionados para competir durante el fin de semana del 27 al 29 de octubre en Viladecans (Barcelona), siendo el proyecto presentado por Geología desde Ávila uno de los elegidos.
Laboratorio de Geología: El Laberinto de las tormentas, un desafío geológico en Villaflor (Ávila)
Uno de los grandes retos del concurso es la categoría de Laboratorio de Geología, con la que se pretende acercar la geología de manera divertida en un contexto poco geológico como es un recinto ferial. Para ello, hemos preparado un divertido juego de mesa que adapte los contenidos que vemos en el campo a las limitaciones de un recinto cerrado.
Mapa tablero del juego de mesa propuesto en Ciencia en Acción
El juego de mesa, titulado «El Laberinto de las tormentas, un desafío geológico en Villaflor (Ávila)», ha sido diseñado para proporcionar una experiencia educativa y entretenida que permita conocer los conceptos geológicos que ya descubrimos en el Geolodía de Ávila de 2022.
Quienes participen en el juego deberán recorrer un mapa que representa el laberinto geológico de Villaflor. Será el azar del dado el que decida a que parada tendrá que ir en cada turno, pudiendo perder su tirada o llegar a la casilla final antes de tiempo.
Con pequeñas explicaciones y retos, pondrán a prueba sus conocimientos para conseguir una pista en cada una de las paradas del tablero. Parada a parada, deberán recolectar todas las pistas y así lograr resolver la frase del desafío final.
Normas simplificadas del juego de «El laberinto de las tormentas, un desafío geológico en Villaflor (Ávila)»
Quienes superen victoriosamente este desafío geológico no se irán con las manos vacías, ya que hemos preparado un premio final de recuerdo de su paso por la geología de Villaflor.
Con este proyecto queremos demostrar cómo la geología puede ser accesible y atractiva para todas las edades, y cómo su divulgación desempeñar un papel crucial en el aprendizaje y la apreciación de la ciencia.
Aunque seguimos prefiriendo vernos en el campo, no nos podemos aguantar las ganas de poner a prueba nuestro juego y de ver las reacciones de público y jurado cuando conozcan más de cerca la Geología de Ávila.
¡Deseadnos suerte!
Imagen de campo del laberinto geológico de Villaflor (Fotografía de Gabriel Castilla)
La historia de la Tierra está grabada en las piedras y la Geología nos enseña a ver en ellas fotos instantáneas del momento en el que se formaron (figura 1). Y lo primero que nos podemos plantear es: ¿Cuándo se formó esta instantánea?
Figura 1: Cuando miramos una piedra, como la caliza de la foto, con ojos geológicos, lo que esta piedra nos devuelve es una instantánea de cómo era el ambiente y la propia Tierra cuando se formó.
La escala de tiempo en Geología es muy amplia, mucho más que la nuestra propia, la escala humana. Mientras que para los seres humanos 100 años puede parecer una eternidad, en Geología ese tiempo a penas rascaría la superficie. ¡Hablamos de periodos de tiempo que se miden habitualmente en millones de años!
Por ejemplo, entre las dos fotos del Gran Cañón del Colorado de la figura 2 han pasado más de 150 años, pero vemos que la geología de ese paisaje no ha cambiado en todo este tiempo.
Figura 2. A la izquierda podemos ver una fotografía del Gran Cañón del Colorado de 1871 (de John K. Hiller) y a la derecha otra fotografía (de Alan Hull) del cañón en la actualidad, desdecasi el mismo punto en el mirador de Toroweap (Tuweep, Arizona). Podemos comprobar como entre una fotografía y otra no existen diferencias apreciables en cuanto a la geología del paisaje, a pesar de haber pasado más de 150 años entre ellas.
El tiempo en Geología es un parámetro escurridizo. Te puede venir bien leer este post para introducirte en el concepto: Cómo se entiende el tiempo en Geología.
Escala humana vs. Escala geológica. Organización/División del tiempo
Hoy en día disponemos de relojes y calendario muy precisos, incluso con exactitud atómica (solo se desajustan 1 segundo cada 300 millones de años). Pero antes de inventar todo tipo de medidores de tiempo solo disponíamos de las señales que ofrece la naturaleza para intentar contabilizarlo.
Cuando el ser humano quiso contabilizar el tiempo, lo dividió en función de los cambios que observaba en la naturaleza: la caída de las hojas de los árboles, el aumento de las horas de sol… Cambios que nos permiten agrupar el tiempo (como vimos en el altar del Castro Vetón de Ulaca o en distintos calendario solares o climáticos como el de la Figura 3).
Figura 3. Ejemplo de calendario solar o climático. El calendario solar chino divide el año en 24 etapas en base a la posición del Sol y a factores cíclicos del clima y de los seres vivos. Cada una de las etapas comprende 15 días, por lo que dos juntas forman un mes y cada tres meses una estación del año. Este calendario se sistematizó en el año 104 a.C. https://confuciomag.com/wp-content/uploads/2016/12/10_calendario_chino.pdf
De igual manera que nuestras antepasadas y antepasados organizaron el tiempo por los cambios que tenían asociados, en Geología organizamos el tiempo de la Tierra buscando marcadores de cambios a nivel planetario (en la composición de la atmósfera o la formación de súper-continentes, por ejemplo) que nos permita esta agrupación.
Ese modo de dividir el tiempo de la Tierra por hitos se parece también a la forma en que dividimos la Historia de la humanidad (Figura 4). En Historia, las edades están limitadas por hitos históricos como la caída del Imperio Romano de Occidente o el primer viaje de Cristóbal Colón a América. De esa forma, cada edad histórica tiene su propia duración porque cada edad ha mantenido unas condiciones sin cambios durante un intervalo de tiempo diferente. Este mismo criterio es el empleado en la organización del tiempo geológico, cada división tiene su propia duración.
Figura 4. La división del tiempo en Historia está marcada por hitos que cambiaron el curso de los acontecimientos y no por periodos fijos de tiempo. Esto mismo sucede con la división del tiempo en la Escala Geológica.
Y al igual que sucede en Historia, cuanto más nos alejamos hacia atrás en el tiempo, menos «resolución» o detalle tenemos de esos cambios.
Este tipo de organización cobra aún más sentido cuando manejamos cantidades de tiempo tan grandes que son inimaginables. ¿Y dónde encontramos las pruebas de esos cambios en la historia de la Tierra? En el registro geológico, que es como la agenda de nuestro planeta donde nos ha dejado apuntada parte de su historia en esas instantáneas que son las piedras (figura 5).
Figura 5. Los límites entre periodos geológicos se establecen mediante eventos que alteraron el desarrollo de la Tierra. Estos eventos han quedado registrados en las rocas de la Tierra, como si fueran la agenda o el diario donde nuestro planeta ha apuntado algunas de sus actividades más importantes
Aquí te dejamos el enlace a la Tabla Cronoestratigráfica Internacional en castellano que está continuamente en revisión, actualización y mejora; y que supone una de las grandes contribuciones de la Geología a la Sociedad.
La jerarquización del tiempo geológico
El tiempo geológico se organiza de manera jerarquizada, como podemos ver en la Figura 6:
Los eones abarcan varias eras.
Las eras abarcan varios periodos.
Los periodos abarcan varias series, etc.
Cada una de estas divisiones son unidades temporales geológicas.
Figura 6. Esquema de la jerarquización de las distintas unidades geológicas que componen la Tabla del tiempos geológico.
Recuerda que cada unidad tiene su propia duración.
El uso de unas u otras unidades dependerá del tipo de investigación o representación que se quiera realizar:
EÓN es la unidad de mayor intervalo de tiempo geológico.
Existen 4 eones, de más antiguo a más moderno:
Hádico (desde el origen del Sistema Solar hasta hace 4000 Ma).
Arcaico (desde hace 4000 Ma hasta hace 2500 Ma).
Proterozoico (entre 2500 y 539 Ma).
Y Fanerozoico (desde hace 543 Ma hasta la actualidad).
Es habitual que Hádico, Arcaico y Proterozoico se agrupen en una unidad informal llamada Precámbrico (lo de antes del Cámbrico).
¿Qué es lo que cambió de unos eones a otros para diferenciarlos entre sí? Algo tan propio de la Tierra como la aparición de la vida, y los cambios que ésta produjo en el planeta (figura 7).
Al comienzo, en el eón Hádico, no había vida y se producían bombardeos continuos de meteoritos siendo la Tierra una bola de material fundido.
Ya en el Arcaico, el bombardeo termina y aparecen las primeras formas de vida, pero la atmósfera terrestre es aún reductora, con gran cantidad de gases de efecto invernadero.
En el Proterozoico, con los continentes ya bien desarrollados, la actividad biológica de bacterias y cianobacterias cambia la composición de la atmósfera aumentando la presencia de oxígeno.
Los nuevos cambios favorecieron que se produjeran la explosión de la vida que marca el comienzo del cuarto eón en el que nos encontramos, el Fanerozoico.
Figura 7. División del tiempo geológico en Eones (Hádico, Arcaico, Proterozoico y Fanerozoico) según el desarrollo de continentes y la evolución de la vida.
Salvo el Hádico, del que no tenemos registro geológico, el resto de eones se dividen en ERAS. Las distintas eras están delimitadas por el inicio de distintos ciclos orogénicos de creación (y posterior desmantelamiento) de grandes cadenas montañosas por movimientos de los continentes. Por ejemplo, el Fanerozoico lo integran tres eras geológicas: Paleozoica, Mesozoica, y Cenozoica (figura 8).
Figura 8. División de la eón Fanerozoico en las eras Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico en función de la tectónica continental.
Las eras a su vez se dividen en PERIODOS. Los periodos a su vez en SERIES y las series en PISOS. Estas otras divisiones están marcadas por cambios en los organismos, en las condiciones climáticas y/o en las condiciones geológicas.
Eón > Era > Periodo > Serie > Piso
Conclusión
Con esta entrada solo queremos dar una visión de cómo medimos el tiempo geológico y el funcionamiento de la potente herramienta que es la Tabla del Tiempo Geológico, una de las grandes aportaciones de nuestra ciencia.
Todo lo que ha sucedido en nuestro planeta queda englobado en ese concepto temporal. Y el tiempo no se detiene, así que esto no acaba aquí…
Algunos ejemplos de Tablas del Tiempo Geológico(en castellano)
Tabla del Tiempo Geológico, trabajo con carácter pedagógico dirigido a alumnos iniciados en las Ciencias Geológicas, de Ángel Caballero García de Arévalo para el CSIC – Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT).
Una de las aplicaciones más directas del estudio científico de los procesos naturales se encauza a través de una disciplina que denominamos Riesgos Geológicos.
Esta disciplina estudia la interacción entre los procesos geológicos potencialmente dañinos, como terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas, inundaciones, hundimiento (subsidencia) del terreno, deslizamientos de ladera, riesgos relacionados con la evolución de las costas, etc., conlas personas (y nuestros bienes y servicios).
Tenemos que ser conscientes de que los procesos naturales interaccionan con nosotros, queramos o no. Y aunque en entornos urbanos altamente desarrollados en ocasiones parezca que vivimos aislados de la dinámica natural, la realidad es que ésta nos afecta, a veces de forma trágica y desde luego no deseada.
Just now in Alta, Norway: Huge mudslide dragging several houses into the sea. pic.twitter.com/xR4t5zLI7m
Imágenes como esta de un deslizamiento en la costa noruega circulan de forma habitual en las redes sociales.
En las últimas décadas y tras las catástrofes de Fukushima en 2011 o del tsunami de Indonesia en 2004, ambas retransmitidas prácticamente en directo, somos cada vez más conscientes como sociedad de este tipo de peligros.
¿Hay más desastres naturales ahora?
Por lo que sabemos a día de hoy, los procesos geológicos potencialmente peligrosos siguen siendo prácticamente los mismos que hace unas décadas. Desde la Geología no hemos encontrado un incremento relevante ni de su número ni de la energía que desarrollan.
Tampoco hay un incremento de los procesosde alta energía-baja frecuencia, esto es, los que desencadenan un nivel de energía inusitado, como son los terremotos más violentos o las erupciones volcánicas más explosivas, tsunamis, etc.
Esto implica que el mismo fenómeno ahora es capaz de generar un impacto mucho mayor, afectar a más personas y provocar muchas más pérdidas.
Gráfico de evolución de la población total mundial, incluida la predicción de aumento hasta el año 2100. Fuente: ONU.
En la jerga de los riesgos geológicos llamamos:
Peligrosidad,a la probabilidad de que se produzca un proceso geológico en una zona en concreto.
Susceptibilidad, a las características del espacio en donde se desarrolla el proceso geológico y cómo afecta a su evolución.
Vulnerabilidad, al impacto en función de parámetros sociales (densidad de población, tipo de edificaciones, etc.).
Exposición, a la distribución de las personas y bienes en relación al proceso estudiado.
La combinación de estas cuatro variables caracteriza el riesgo, que termina siempre midiéndose en términos económicos.
Por tanto, un fenómeno natural de altísima energía, como pueda ser un terremoto de magnitud muy alta, presenta un riesgo cero si no afecta a nadie y no causa pérdidas ni económicas ni personales porque se produce en una zona completamente desierta (la vulnerabilidad es muy baja o inexistente).
La expansión humana, acelerada sobre el planeta desde la década de los 60 del siglo XX, hace que los mismos procesos tengan cada vez mayor impacto y por tanto aumente el riesgo de forma muy notable.
Un ejemplo: el terremoto de Torrevieja de 1829
El 21 de marzo de 1829 se produjo un terremoto de magnitud próxima a 7 (muy fuerte) con epicentro en las cercanías de Torrevieja. Sabemos, según los registros de la época, que murieron 389 personas y otras 375 fueron heridas. Unas 3.000 casas quedaron completamente destruidas, cuatro pueblos tuvieron que ser relocalizados y, como podéis imaginar, las pérdidas económicas fueron también muy cuantiosas para la época.
Vista general de Torrevieja desde el puerto. Enero de 1908. Dominio público. Fuente: Wikipedia.
¿Qué pasaría hoy?
Si este fenómeno natural sucediera hoy de forma exacta a como sucedió en 1829, los daños serían mucho mayores (habría aumentado el riesgo) porque la vulnerabilidad (cantidad de gente, casas, carreteras, infraestructuras, etc.) se ha incrementado de forma muy importante desde 1829. Basta con decir que la ciudad de Torrevieja tiene a día de hoy más de 85.000 habitantes empadronados mientras que en 1829 no llegaban a 4.000, con lo que la población se ha multiplicado por más de 20 desde entonces.
Vista aérea de Torrevieja, 29 de octubre de 2020. Autor: Werner Wilmes. CC BY 2.0
Los riesgos también «se modernizan»
Otro ejemplo más, relacionado con la vida moderna. Imagina que un deslizamiento de rocas bajo el mar, consecuencia indirecta de un terremoto, corta un cable submarino de los que soportan la banda ancha de Internet. Pues no lo imagines, sucedió en 2006 en Taiwan.
Como consecuencia de este episodio, se producen daños materiales: se pierden unos cables, caros de instalar y reparar, y se corta la red a una zona del planeta. Esto último va a generar unas pérdidas sustancialmente mayores que el daño material, ya que conlleva una caída en un número importante de servicios de todo tipo: comerciales, sanitarios, bancarios…
Aunque deslizamientos submarinos hay desde siempre, este riesgo concreto no existía tiempo atrás, ya que Internet nace en la década de los 80 del siglo pasado. Pero ahora es un riesgo muy real.
Mapa de cables submarinos en el mundo. Actualizado a 22 de febrero de 2023. Fuente: submarinecablemap.com
Estudio y prevención de los efectos de los riesgos geológicos
El estudio de las Ciencias de la Tierra ofrece herramientas para evaluar, prevenir y predecir los riesgos geológicos.
En general no podemos saber cuándo se va a producir un fenómeno natural potencialmente dañino de forma exacta (aunque en muchas ocasionesse pueden acotar rangos temporales razonablemente precisos). Pero sí podemos saber dónde, con qué intensidad y cómo se van a distribuir espacialmente sus efectos.
Incluso en los casos más impredecibles como son los terremotos, tsunamis, erupciones volcánicas muy explosivas o avenidas en zonas de alta montaña, se han puesto en funcionamiento con éxito redes de monitorización que permiten una alerta temprana del sucesoy dan minutos muy valiosos a personas y administraciones para ejecutar planes de respuesta de emergencia definidos de antemano.
Noticia: Inauguran en Ávila una ruta didáctica para aprender sobre las riadas. 12 de agosto de 2020. Fuente: elagoradiario.com
Cada vez sabemos más sobre cómo funcionan los procesos geológicos, lo que incide en una mejor valoración de la susceptibilidad. Y somos más capaces de definir sus consecuencias de forma precisa y por tanto de definir esas interacciones no deseadas con nuestras poblaciones e infraestructuras.
Esto ha permitido que el estudio de los riesgos geológicos se haya ido incorporando a la planificación del territorio. En algunos países es algo que cuenta con una larga tradición.
Prevenir es la herramienta más eficaz y económicamente rentable para reducir las pérdidas tanto de vidas humanas como económicas.
Desafortunadamente, el ritmo al que se incorporan las novedades y avances técnicos a las distintas normativas de construcción, planificación, diseño o desarrollo de planes de emergencia post-catástrofe es más lento de lo que nos gustaría, no solo en España.
Todo este trabajo se desarrolla en su mayor parte desde centros de investigación públicos financiados con el dinero de los estados. Un recordatorio más de que la inversión en ciencia base nunca es un gasto y que siempre revierte de muchas formas a la sociedad.
Javier Lario y Teresa Bardají (coords.) 2016. Introducción a los Riesgos Geológicos. Universidad Nacional a Distancia, Madrid. ISBN: 978-84-362-7014-3.
Pablo G. Silva, Miguel A. Rodríguez-Pascua, Jorge L. Giner Robles, Javier Élez, Pedro Huerta, Francisco García-Tortosa, Teresa Bardají, M. Ángeles Perucha, Raúl Pérez-López, Pedro Vicente Gómez, Javier Lario, Elvira Roquero y M. Begoña Bautista Davila. 2019. Catálogo de los Efectos Geológicos de los Terremotos en España, Segunda Edición, revisada y ampliada. Editado por Pablo G. Silva Barroso y Miguel Ángel Rodríguez Pascua y publicado por el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) y la Asociación Española para el Estudio del Cuaternario (AEQUA), Serie: Riesgos Geológicos y Geotecnia nº 6, 806 p. ISBN 978-84-9138-075-7.
Riesgos geológicos actuales, las catástrofes naturales y cómo nos afectan, de Javier Elez para #Bachillerato.
Impactos cósmicos en nuestro planeta y cómo encontrarlos, de Javier Pérez Tarruella para #ESO.
Esta última #Geocharla ha incluido una versión del experimento que Javier Pérez Tarruella documentó en este hilo de Twitter:
Unas gotas de leche me han servido para ver mejor que nunca la formación de cráteres complejos! ¿Por qué los cráteres más famosos de la Luna tienen un pico en el centro? ¡Mira estas fotos! – HILO La habitación es un buen lab cuando no puedes ir a la @usalpic.twitter.com/wXNu5455p4
Las #Geocharlas son actividades de divulgación de la Geología orientadas a colegios de infantil y primaria, institutos de secundaria, universidades y asociaciones coordinadas por la Comisión Mujer y Geología de la Sociedad Geológica de España
La mayor parte del petróleo que conocemos se forma fundamentalmente a partir de zooplancton y fitoplancton marino que murió y se sedimentó junto con arcillas en los fondos marinos en unas condiciones de falta de oxígeno (anoxia).
Esto hace que la materia orgánica de estos organismos no se descomponga y que sea enterrada gradualmente al continuar la sedimentación en estas cuencas marinas.
Zooplancton. Especie no identificada de copepoda. Imagen de Uwe Kils – English Wikipedia. CC BY-SA 3.0
Presión y temperatura
Con el enterramiento aumentan también la presión y la temperatura. Los sedimentos arcillosos que contienen la materia orgánica se trasforman en una roca que llamamos lutita.
Hay que imaginarse que esto en algunas ocasiones se ha producido a escala planetaria y ha generado capas de decenas o centenares de metros de espesor con porcentajes de materia orgánica que pueden superar el 10%.
Capas de lutitas y margas de origen marino con contenidos altos de materia orgánica. Cuenca de Jaca, Pirineo Oscense. Imagen de Javier Elez.
En ocasiones, estos mismos procesos se han dado en lagos de gran tamaño, que atraparon cantidades importantes de materia orgánica en los sedimentos de su fondo, generando condiciones similares (más reducidas en tamaño) a las producidas en las cuencas marinas.
Cuando los contenidos en materia orgánica son altos y la roca es capaz de generar hidrocarburos, se la suele denominar informalmente roca madre (hot shale o black shale en terminología anglosajona).
El incremento de presión, pero sobre todo el de temperatura, hace que la materia orgánica (CHONP) se transforme en petróleo.
Esto ocurre en una ventana de temperaturas pequeña que va desde los 50 a los 150ºC, ya que:
Por encima (175º C), el petróleo termina desnaturalizándose y transformándose primero en gas y después en carbono.
Y por debajo de 50ºC no existe transformación.
Sondeo para la explotación de petróleo. El testigo recuperado está teñido de negro por el crudo. Imagen cedida por Israel Polonio.
Como ves, las condiciones ambientales globales y geológicas para que se formen esas rocas que contienen tanta cantidad de materia orgánica son complejas:
Anoxia en los océanos (poco oxígeno).
Alta productividad biótica (mucha vida).
Sedimentación de arcillas.
Enterramiento.
Incremento de presión y temperatura.
Sin embargo, estas situaciones las hemos tenido reiteradas veces a lo largo de la evolución del planeta (en repetidas ocasiones durante los periodos Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico).
Las condiciones para la formación de petróleo se han dado repetidas veces a lo largo de la historia de la Tierra, en el Paleozoico, Mesozoico y Cenozoico. Descubre cuánto abarcan estas eras en la Tabla Cronoestratrigráfica Internacional.
Y en ocasiones han afectado a gran parte del planeta al mismo tiempo; por eso hay petróleo en tantos lugares diferentes del mundo.
Las condiciones ambientales globales y geológicas favorables para la formación del petróleo se han dado muchas veces a escala planetaria. En este gráfico se puede ver la producción de petróleo en todo el mundo en el año 2019, lo que da una idea de su distribución global. Fuente de los datos: BP Statistical Review of World Energy; gráfico: https://ourworldindata.org/fossil-fuels.
Petróleo de origen vegetal
En menor cantidad también hay una serie de hidrocarburos que vienen derivados del enterramiento de materia orgánica de origen vegetal continental (árboles y similares).
El ejemplo típico: en zonas de desembocadura de ríos en deltas en las que el rio arrastra la vegetación y la acumula en zonas preferentes junto con los sedimentos del delta. Sabemos que este proceso, aunque tiene un alcance geográfico menor, también se ha producido innumerables ocasiones a lo largo de la historia del planeta.
¿En cuánto tiempo se forma el petróleo?
Es difícil saber cuánto tiempo se necesita para que tenga lugar la transformación de la materia orgánica en petróleo, ya que el tiempo geológico es un elemento que no podemos simular en un laboratorio. Pero habitualmente hablamos de cientos de miles a millones de años.
Muestras tomadas de sondeos de exploración de hidrocarburos teñidas de negro en donde destaca la materia orgánica, el petróleo. De Israel Polonio.Muestras tomadas de sondeos de exploración de hidrocarburos bajo luz ultravioleta en donde destaca la materia orgánica, el petróleo. De Israel Polonio.Muestras tomadas de sondeos de exploración de hidrocarburos teñidas de negro (arriba) y bajo luz ultravioleta (abajo) en donde destaca la materia orgánica, el petróleo. Imágenes proporcionadas por Israel Polonio.
– Una de las particularidades de la Geología como ciencia es que es una ciencia histórica.
– ¿Qué quiere decir esto?
– Que los procesos que estudiamos y que son responsables de la dinámica de nuestro planeta se han dado en un espacio y sucesión temporal determinados.
Este orden es muy relevante, ya que mucho de lo que acontece en un momento dado suele estar fuertemente condicionado por su pasado más o menos inmediato.
¿Cómo entendemos el tiempo en los procesos geológicos?
Por lo general, en el imaginario colectivo se entiende que los procesos geológicos son todos lentos, que requieren de mucho tiempo (millones de años) para tener lugar y que solo el paso del tiempo constante y tenaz es capaz de generar cambios significativos en el planeta.
Pero esto no es así, necesariamente. Por ejemplo, la erupción de La Palma ha durado poco más de dos meses y sin embargo ha cambiado significativamente la topografía de un sector de la isla para los próximos miles de años.
Recopilatorio diario visual del volcán de la erupción de Cumbre Vieja, La Palma. IGME.
Es por eso que queríamos explicar aquí cómo se entiende el tiempo en Geología ⤵️.
Procesos lentos vs. rápidos
Es cierto que algunos procesos son constantes, progresivos y lentos. Y que necesitan de millones de años para que se observen los efectos. Por ejemplo:
Pero muchos otros son (extremadamente) rápidos. Por ejemplo:
Un terremoto puede cambiar la posición y topografía de una zona concreta del planeta en cuestión de minutos.
En los fondos marinos más profundos y tranquilos puede producirse sedimentación que registre decenas de millones de años de forma continua. Pero en otros contextos es muy habitual encontrarnos en el registro geológico sedimentos de fenómenos de tormenta, tsunamis, explosiones volcánicas, etc. que sabemos que solo pudieron durar unas pocas horas o minutos.
Además, que un proceso necesite de millones de años para culminar, como la formación de cordilleras, no quiere decir necesariamente que se produzca de forma lenta y pausada. Puede desarrollarse a pulsos, acelerando y desacelerando en función de un número importante de variables.
Tiempos diferentes, resultados similares
El mismo proceso se puede dar en intervalos temporales diferentesdando lugar a resultados muy similares.
Por ejemplo, los volcanes pueden estar activos durante millones de años, pero a veces hay edificios volcánicos pequeños que comienzan a funcionar en pocas semanas. De igual forma, su desaparición puede ser lenta y progresiva por erosión o corta y violenta si explotan.
También es posible encontrar sedimentos continuos de fondos tranquilos de lagos que abarcan solo unas pocas decenas de miles de años (los lagos se llenan rápidamente de sedimentos). En contraposición a los sedimentos de fondos marinos profundos que hemos comentado y que pueden abarcar decenas de millones de años.
Procesos únicos vs. procesos cíclicos
Algunos procesos son únicos y otros cíclicos, con independencia de su duración. Por ejemplo:
El clima ha ido oscilando de glaciación a deglaciación de forma cíclica (y por causas perfectamente conocidas) a lo largo de los últimos 2,5 millones de años (periodo Cuaternario) unas 55 veces.
Curva del nivel del mar y estadios isotópicos marinos (MIS) en los diferentes ciclos glaciares-interglaciares durante los últimos 200.000 años. Figura incluida en el artículo El Periodo Cuaternario: La Historia Geológica de la Prehistoria, de Silva, P.G.; Bardají, T.; Roquero, E.; Baena-Preysler, J.;Cearreta, A.; Rodríguez-Pascua, M.A.; Rosas, A.;Cari Zazo; Goy, J.L.
Sin embargo, la formación de los océanos, probablemente a partir de un bombardeo de cometas de hielo procedentes de los márgenes exteriores del sistema solar, es un proceso único e irrepetible.
Interacción y condicionamiento
Y además el conjunto de procesos interacciona entre sí, de forma que unos procesos y sus resultados condicionan a otros y su desarrollo. En general, los intervalos temporales de los procesos se mezclan e interfieren entre ellos:
La evolución de unas especies en otras puede ser un fenómeno lento y progresivo. O completamente súbito por causas puramente evolutivas. A esto último lo llamamos radiación adaptativa.
Sin embargo, un fenómeno puntual como el impacto de un meteoritopuede causar extinciones masivas y en cuestión de pocos años cambiar completamente la distribución de fauna a nivel planetario (sí, por ejemplo el de los dinosaurios, pero a diversas escalas hay muchos más ejemplos de meteoritos y extinciones).
El sesgo de conocimiento en Geología
Además, tenemos un sesgo de conocimiento en función de los datos de los que disponemos y sus márgenes de error.
Muchas de las rocas más antiguas del planeta han sido destruidas (recicladas) en lo que conocemos como ciclo de Wilson. Por lo tanto, hay un mayor volumen de roca que se conserva de épocas recientes, de manera que somos capaces de identificar muchos (pero muchos) más procesos y fenómenos cuanto más nos acercamos al presente. De la última parte de la evolución del planeta incluso tenemos las formas relictas (heredadas, que se formaron en épocas pasadas) de fenómenos que ya no existen y que nos ayudan también a caracterizar el pasado. Por ejemplo, los circos glaciares de Gredos y de todo el Sistema Central: ya no existen los glaciares que los originaron, pero sí sus huellas.
Laguna glaciar de El Duque, en Solana de Ávila, Ávila. Imagen de Gabriel Castilla.
Y no menos importante: los métodos de datación absoluta de los que disponemos (los que nos dan edades numéricas) tienen en general mayor precisión cuanto más nos acercamos al presente, de forma que:
Dataciones de hace más de 3000 millones de años pueden tener márgenes de error de más/menos 200 millones de años.
Y dataciones de hace 3000 años pueden tener márgenes de error de más/menos 250 años.
Desafortunadamente, a día de hoy no es posible modelizar en laboratorio cómo afecta el parámetro tiempo a los distintos procesos y materiales geológicos. Y por eso no tenemos más remedio que «imaginarnos» el tiempo, que como has visto es un parámetro escurridizo.
Próximamente: Cómo entender la tabla del tiempo geológico
Se trata de una web en la que podrás encontrar una selección de contenidos y recursos relacionados con la enseñanza de la geología organizados por categorías para que sea más fácil localizar la que necesitas. Prácticas de geología, actividades, recursos didácticos, materiales, juegos…
Todos los contenidos han sido diseñados por profesionales y publicados en diversos medios. En este repositorio hemos seleccionado algunos de los que hemos creído más útiles desde nuestra experiencia en docencia y divulgación.
Esta web está pensada especialmente para profesionales de la enseñanza en todo el periodo educativo, desde infantil a universidad.
Pero también para todas aquellas personas que se dediquen a la divulgación de la geología: profesionales del turismo de naturaleza, monitores de tiempo libre, educación no formal… Muchos de los recursos son fácilmente adaptables a otras edades/colectivos/propósitos distintos de los originales en caso de que encontréis la ocasión o la necesidad para ello.
Qué contenidos incluye
La web incluye una selección previa de materiales didácticos variados (prácticas, juegos, recursos…) organizados por:
Niveles educativos, también educación no formal y diversidad funcional.
Ámbitos de aplicación: aula, laboratorio, campo o virtual.
Temáticas: clima y medioambiente, fósiles, mapas y cortes geológicos, minerales y rocas…
Idiomas.
Pero esta selección no pretende ser exhaustiva ni queremos dar a entender que las prácticas aquí expuestas sean las mejores, ya que la selección responde únicamente a nuestro criterio personal y profesional.
La web incluye una selección de prácticas de geología, pero también otros recursos didácticos, juegos, webs recomendadas… Dibujo de Anabel Casado.
Incluimos también una sección denominada “Más Recursos” en la que se incorporan algunos de los repositorios de recursos docentes para geología más relevantes y que tienen un sello de calidad contrastado. Esto permite continuar la búsqueda de material más allá de esta página, pero con garantías 🤩.
Objetivos
En resumen, los objetivos concretos de este proyecto son:
Facilitar a los docentes la búsqueda de recursos educativos y materiales de calidad para la enseñanza de la geología.
Dar visibilidad a muchos recursos didácticos excelentes enterrados y dispersos en el mar de internet.
Y en general, facilitar la enseñanza práctica y la divulgación de la geología en todos los ámbitos educativos, tanto formales como no formales.
Un proyecto vivo
Este proyecto surge a partir de muchas conversaciones a lo largo de los años con profesionales de la geología, incluidos docentes de secundaria, en las que comentábamos la falta de material disponible en la red y específicamente para hacer prácticas sobre geología.
La realidad es que hay un número razonable de recursos docentes para aplicar al mundo de las Ciencias de la Tierra pero están muy dispersos y encontrarlos siempre es una tarea que consume mucho tiempo y no asegura buenos resultados, al menos hasta ahora…
Este 11 de diciembre queremos celebrar el Día Internacional de las Montañas visitando el macizo del Montsec, un lugar emblemático del Prepirineo para los amantes de la Geología.
El macizo se levanta entre dos depresiones, la cuenca de Tremp al norte y la cuenca de Àger al sur; haciendo de divisoria natural entre dos comarcas leridanas: La Noguera y el Pallars Jussà.
Foto 1. Vista general del macizo del Montsec con las principales cimas al fondo. Imagen de Gabriel Castilla.
El macizo del Montsec está formado por rocas de laera Mesozoica (unos 250 millones de años de antigüedad), que contienen fósiles tanto de organismos marinos como de dinosaurios.
Foto 2. Vista panorámica del Montsec de Ares (1307 m de altitud) desde el Montsec de Rubies (1667 m). Ambas cimas se encuentran separadas por el acantilado de Terradets. Imagen de Gabriel Castilla.
El macizo del Montsec es un espléndido ejemplo de relieve tectónico formado por un gran cabalgamiento.
Foto 3. Fotografía de larga exposición del Montsec de Ares. Los trazos blancos son partículas de polvo y humedad desplazadas por el viento. Imagen de Gabriel Castilla.
El cabalgamiento del Montsec es un pliegue que ha sufrido una presión tan intensa que se ha roto y se ha desplazado horizontalmente (en este caso unos 7 kilómetros) respecto del lugar donde originalmente se encontraban las capas dispuestas horizontalmente. La serie sedimentaria ha «cabalgado» sobre sí misma y se ha duplicado en la vertical. Con el paso del tiempo el relieve es erosionado, formándose los valles y acantilados que lo perfilan.
Foto 4. Acantilados del Montsec de Rubies, cuya cima supera los 1600 m de altitud. Imagen de Gabriel Castilla.
Con el lema #MountainsMatter (#LasMontañasImportan), la ONU dedica este día al «turismo sostenible en las montañas». Descubre más sobre qué ver y cómo vivir estas montañas en la web del Geoparc Orígens.
Texto, gráficos y fotografías – Ana Isabel Casado Fotografías y modelo 3D- Javier Elez
Cuando miramos el paisaje que nos rodea, tenemos delante de nuestros ojos una postal del viaje que estamos haciendo, la instantánea de «cómo son las cosas» en este momento.
Pero observando un poco más, podemos hacernos preguntas y pensar de qué manera se ha llegado a formar este paisaje, como sucede en el abanico aluvial de la Garganta de Santa María, en Candeleda, Ávila (fig. 1).
Fig.1: El río Garganta de Santa María a su paso por el puente de la Barranca (Candeleda, Ávila). En el momento de la fotografía, el río no lleva una gran fuerza, al contrario que cuando recibe aportes extra de agua (por ejemplo con el deshielo en las montañas de Gredos). Aún así, vemos grandes bloques de granito que han sido transportados por el agua hasta el lugar en el que se encuentran ahora. Por ello, podemos deducir que el agua transportó esos grandes bloques en momentos de mayor energía, formando el abanico aluvial de Candeleda. Fotografía de Javier Élez.
No nos cuesta imaginar que esa corriente de agua, que se oye como un susurro, aumentará su caudal en momentos de avenidas torrenciales (por tormenta o tras el deshielo) teniendo la fuerza necesaria para mover grandes bloques de piedra desde las montañas.
Así bajaba el río el 07/03/2013, tras unos días de intensa lluvia junto con el deshielo de la nieve acumulada en las cumbres de Gredos. Vídeo de Luis Blázquez.
Estos bloques de piedra se irán fragmentando y redondeado al chocar unos con otros según se desplazan aguas abajo (fig. 2).
Fig. 2: Bolos redondeados aguas abajo del río Garganta de Santa María, en Candeleda, Ávila. Imagen de Ana Isabel Casado.
El agua erosiona, transporta y sedimenta
El agua es una trabajadora incansable. A veces con menos fuerza y otras con más. Manteniendo en suspensión arcillas (partículas tres veces más pequeñas que el diámetro de un pelo humano) o empujando grandes bloques. O mejor dicho, todo al mismo tiempo.
A grandes rasgos, se pueden diferenciar cuatro formas de transporte del sedimento en el curso fluvial en función de su tamaño, su forma y la energía del agua (fig. 3):
Las partículas más pequeñas (habitualmente con formas laminares), las que estudiamos mejor con ayuda de los microscopios, son capaces de viajar en el agua en suspensión.
Las de tamaño intermedio, las que vemos a simple vista y nos caben en la palma de la mano, pueden moverse por saltación gracias a pequeños choques con el fondo o con otros clastos (rocas o fragmentos de roca). Esto les permite continuar su movimiento hacia delante cuando aparentemente se iban a depositar.
Con este mismo tamaño, o incluso algo más grandes, hay piedras que pueden rodar por el lecho del río gracias a que se van desgastando y van tomando formas cada vez más esféricas.
Las rocas más grandes, por lo general también las más angulosas, se mueven por arrastre pegadas al fondo del río.
Fig. 3: Representación esquemática de las formas de transporte de sedimento por corrientes fluviales. Existe una relación directa entre el tamaño del material que se transporta y la energía del agua del río. No es necesaria demasiada energía para mover sedimentos de pequeño tamaño como las arcillas ya que se encontrarán en suspensión en el agua. Partículas algo mayores se mueven por saltación, siendo necesaria más energía para que esto se produzca. Si la energía aumenta, también se pueden mover bloques mayores que, dependiendo también de su forma, pueden moverse por rodadura si son más redondeados (como si fuera un balón) o por arrastre pegados al fondo cuando tienen una forma más aerodinámica (cantos planos rodados). Figura de Ana Isabel Casado.
Cuando el río baja cargado de agua, se lleva consigo todo aquello que es capaz de mover, tanto lo grande como lo pequeño, no hace distinción. Es lo que se conoce como sedimento no seleccionado.
Según va perdiendo energía va dejando a su paso las rocas más pesadas, con las que ya no puede cargar. Por eso, cuanto más aguas arriba, más grandes son las piedras. Y es aquí donde se generan las zonas diferenciadas del abanico.
Y es que no hay que olvidar que:
El río erosiona arrancando el material a la montaña.
El río transporta moviendo el sedimento con la energía del agua.
El río también sedimenta, soltando la carga que lleva en su viaje cuando ya no tiene fuerza para transportarla más.
Paleocanales, los canales antiguos
Cuando el río se encauza, tiene un espacio que va desde el lecho hasta la superficie del agua que se conoce como espacio de acomodación (fig. 4) y que no es otra cosa que el hueco del que dispone para fluir.
Este espacio puede disminuir o rellenarse de sedimento y no dejar hueco para el agua, que debe buscar zonas más bajas por las que discurrir.
Fig. 4: El espacio de acomodación es el «hueco» que existe desde el lecho hasta la superficie del agua. Este espacio puede disminuir porque el caudal de agua sea menor y se puede ir rellenando progresivamente hasta desaparecer. En ese momento el agua buscará nuevos caminos por los que le resulte más fácil circular (generalmente con topografías más bajas), cambiando su curso. Figura de Ana Isabel Casado.
Estos procesos de relleno de canales fluviales y búsqueda de nuevos canales laterales, que en Candeleda suceden desde el Pleistoceno (2,5 millones de años), hacen que se sucedan lóbulos de sedimento de manera radial desde el ápice, como ya vimos en la entrada sobre qué es un abanico aluvial.
En Candeleda se pueden reconocer al menos 7 canales anteriores al canal actual, numerados desde el más antiguo (canal 0) al más moderno (canal 6).
En la fig. 5 se muestran estos canales coloreados en escalas de verdes en el modelo 3D del abanico aluvial de Candeleda.
Sobre el mapa geomorfológico del abanico, se ha representado la paleogeografía de los distintos depósitos que han existido en el pasado y que aún podemos reconocer.
Vemos que el canal principal migró de Este a Oeste (canales 0, 1 y 2) y posteriormente de Oeste a Este (canales 3, 4, 5 y 6) hasta ubicarse donde se encuentra activo actualmente.
Fig. 5: Modelo 3D del abanico de Candeleda con la posición de sus paleocanales (canales antiguos) numerados del 0 al 6 y el canal actualmente activo en color verde más claro. En la leyenda se pueden ver sus edades tentativas y sus relaciones temporales, ordenados del más antiguo (abajo) al más moderno (arriba) como indica la flecha rosa. Modelo 3D de Javier Élez.
Sabiendo cuál es la dinámica de este tipo de sistemas, podemos deducir que el abanico se ha formado por la sucesiva acumulación de bolos cuando el canal principal del río ha ido cambiando de posición.
Lo que vemos en el paisaje son los sedimentos de los paleocanales, los antiguos canales del río Garganta de Santa María, que el río fue abandonando hasta llegar al canal que vemos ahora activo (fig. 6).
Fig. 6: Paleocanal que aún conserva su morfología de canal a pesar de estar colonizado por plantas. Fotografía: Ana Isabel Casado.
Así que no debemos olvidar que, en los sistemas de abanicos aluviales, los lóbulos y sus canales cambian mucho de posición.
En la postal que vemos en este momento el canal del río parece estático pero, como hipotéticamente diría Galileo, «y sin embargo se mueve«.
¿Sabías que…
El prefijo Paleo- proviene de la palabra griega palaios (παλαιο) y significa «antiguo» o «muy viejo»? Es un prefijo que se utiliza muchísimo en Geología. Por ejemplo, en Paleontología, que etimológicamente significa «estudio de lo antiguo». Así que cuando leemos una palabra con el prefijo paleo- ya sabemos que nos define algo propio de tiempos pretéritos, no actual. En esta entrada se han explicado qué son los paleocanales (canales antiguos, que no funcionan actualmente como canales) y paleorrelieves (la forma que tenía la superficie del terreno en la antiguedad propia del sistema sedimentario que estaba funcionando en ese momento). Otros ejemplos de palabras con el mismo prefijo son: paleolago, paleoantropología, paleosistema, paleolítico, paleobotánica…
Bibliografía
Dabrio, C.J. y Hernando, S. (2003). Estratigrafía. Colección Geociencias. Facultad de Ciencias Geológicas UCM, Madrid. ISBN: 84-600-9887-7
El próximo domingo 26 de septiembre participaremos en esta Jornada de Voluntariado Ambiental en El Oso, Ávila.
Comenzaremos con una charla sobre la geología de las lagunas de El Oso (a las 10 h. en el Centro de Interpretación Lagunas de La Moraña) y después saldremos al campo a recoger muestras geológicas y colocar carteles interpretativos.
Y no, en el campo tampoco os libraréis de la geoturra… :) Os contaremos todo lo que sabemos sobre la geología de la zona y el origen de las lagunas.
Musealización de la geología de La Moraña
Además, aprovecharemos para presentar un adelanto de los materiales divulgativos que hemos estado preparando para la musealización de la geología de La Moraña y que se podrá visitar próximamente en el Centro de Interpretación.
Prueba de impresión de los paneles explicativos de la geología de La Moraña.
Si te apetece compartir esta jornada con Geología desde Ávila, llama al 608227701 y confirma asistencia. Aforo limitado.
“Es casi imposible para nosotros apreciar lo alejada en el tiempo que está la explosión cámbrica. Si pudieses viajar hacia el pasado a la velocidad de un año por segundo, te llevaría veinte años llegar al principio del periodo Cámbrico. Fue, en otras palabras, hace mucho tiempo.”
Una breve historia de casi todo. Bill Bryson, 2006.
GIF animado de un Mucrospirifer del Devónico (hace entre 419 y 359 millones de años) de Canadá. Imagen: Gabriel Castilla
Si pudiéramos caminar por la orilla de un mar de hace 500 millones de años, encontraríamos en las playas y adheridos a las rocas de la zona mareal organismos con conchas formadas por un par de valvas, animales invertebrados que nos recordarían a las almejas y coquinas actuales.
Sin embargo, un examen más atento de su anatomía revelaría que en realidad son muy distintos a los moluscos que nos son tan familiares. Estos otrosbivalvos, tan sorprendentes como desconocidos, y que constituyen un Filo propio dentro del reino animal, son los braquiópodos.
Braquiópodo del orden Rhynchonellida del Jurásico inferior (unos 200 millones de años) de Guadalajara. Imagen: Gabriel Castilla.
Una explosión de formas
Hace 542 millones de años es el momento señalado por la Geología como punto inicial tanto del Eón Fanerozoico (literalmente Eón de la vida animal visible) como de la Era Paleozoica (etimológicamente, Era de los animales antiguos).
El reino animal, hasta entonces dominado por formas de cuerpo blando, experimentó una importante diversificación con nuevos planes corporales que incluyen órganos, apéndices, conchas y exoesqueletos que, al poder conservarse con más facilidad, hacen que estos organismos sean más visibles en el registro fósil.
De los 31 filos en los que se reparten todos los animales, al menos 11 (entre los que se incluyen Mollusca, Artropoda y Chordata) hicieron su aparición en este período biológicamente convulso al que los expertos llaman explosión cámbrica, uno de los acontecimientos más importantes de la historia de la vida en la Tierra.
Tres vistas en detalle de un Mucrospirifer del Devónico de Canadá (hace entre 419 y 359 millones de años). Imagen: Gabriel Castilla.
El estudio de Lingula, un braquiópodo actual muy similar al fósil Lingulella, que se remonta unos 505 millones de años (justo inmediatamente después de la explosión cámbrica), apunta a que el Filo Brachiopodapudo surgir a partir de gusanos con forma de tubo y cuerpo blando que desarrollaron un par de conchas protectoras para sobrevivir en un mundo cada vez más hostil y competitivo.
Ejemplar de Lingula anatina. Considerado durante mucho tiempo el fósil viviente más antiguo conocido, este honor es hoy tema de controversia entre los expertos. Wikipedia Commons.
Parecido no es lo mismo…
Los braquiópodos son organismos que, a diferencia de los verdaderos bivalvos del Filo Mollusca (al que pertenecen mejillones y berberechos), cuentan con un lofóforo, órgano en forma de corona provisto de tentáculos ciliados que rodea la boca, cuyo movimiento provoca una corriente de agua que atrae las partículas de las que se alimentan.
Muchos cuentan además con un pedúnculo con el que se adhieren al sustrato duro (ya sea una roca o una concha), apéndice que sale al exterior a través de un foramen situado en el borde de la articulación.
Pero la principal diferencia externa respecto a los moluscos estriba en que las valvas de los braquiópodos son distintas en tamaño y curvatura pero simétricas, es decir, la mitad de una valva es una imagen especular de la otra mitad.
Esquema con las principales características de los braquiópodos respecto a los moluscos bivalvos. Elaborado a partir de López Martínez (1988) y de Camacho y Longobucco (2008).
Un pasado glorioso
Hasta nosotros han llegado unas 300 especies de braquiópodos frente a las 30.000 descritas en el registro fósil.
Las especies vivientes tienen una amplia distribución geográfica, desde los mares polares hasta los arrecifes tropicales, y pueden alcanzar profundidades de unos 6000 metros.
El hecho de que la mayoría habiten en profundidades abisales, y que ni su concha ni su carne tengan valor comercial, ha hecho que este Filo de gran interés paleontológico (pues son útiles como fósiles guía para datar las rocas que los contienen) tenga un interés marginal para el resto de la comunidad científica.
Tres vistas de un braquiópodo del género Terebratula del Jurásico inferior de Guadalajara. Imagen: Gabriel Castilla.
GIF animado de un amonites del género Perisphinctes del Jurásico Superior (hace entre 163 y 145 millones de años). Imagen: Gabriel Castilla.
“Bastó el descubrimiento inicial de un amonites dorado reluciendo en la playa para que sucumbiera a la seductora emoción de hallar tesoros inesperados. Empecé a frecuentar las playas, aunque por aquel entonces pocas mujeres se interesaban por los fósiles. Se consideraba una actividad sucia y misteriosa, impropia de una dama. Me daba igual.”
Las huellas de la vida. Tracy Chevalier, 2009.
Si hubiera que elegir un fósil como símbolo de la paleontología, muy probablemente ese privilegio le correspondería a los amonites. El singular atractivo de estos moluscos cefalópodos reside en la elegancia de su concha, cuya forma se aproxima en muchos casos a una espiral logarítmica de proporción aúrea.
Según cuenta Plinio el Viejo en su enciclopédica Historia Natural (siglo I d.C.), el llamadoCuerno de Amón era una de las piedras preciosas más sagradas y exóticas en la antigüedad por su color dorado y por su forma, similar a los cuernos de cordero que eran un atributo del dios Júpiter-Amón.
¿Por qué nos parecen tan bellos los amonites? Su forma de espiral cercana a la proporción áurea podría ser la respuesta. Imagen: Gabriel Castilla.
Parecido no es lo mismo
Los nautilus actuales y los ammonoideos fósiles son anatómicamente parecidos. Ambos cuentan con una concha espiral dividida en cámaras que están separadas por tabiques o septos. Las cámaras son atravesadas por un sifón, órgano que permite controlar la flotabilidad regulando la proporción de líquido y gas que tienen las cámaras.
Sin embargo, los amonites suelen tener el sifón desplazado hacia el borde de la concha, presentan septos ondulados y líneas de sutura (líneas donde las particiones internas se encuentran con la concha externa) con patrones fractales.
Esquema con las principales diferencias anatómicas entre nautiloideos y ammonoideos. Adaptado de García Ramos (1987), Lambert (1988) y elaboración propia.
Detalle de una línea de sutura de tipo ammonítica en un fósil del género Perisphinctes. Imagen: Gabriel Castilla.
Gracias a las bacterias
Los amonites ocupaban una posición intermedia en la pirámide trófica, es decir, eran cazadores pero a su vez eran cazados. Además, presentaban dimorfismo sexual entre machos y hembras.
Su concha era de aragonito, una variedad de carbonato cálcico que tiende a disolverse, por lo que la mayoría de los fósiles son en realidad los moldes internos de las cámaras que quedaron rellenas de sedimento tras la muerte del organismo.
Cuando el proceso de descomposición orgánica tenía lugar en ambientes con poco oxígeno, las bacterias reductoras del sulfato facilitaban la formación de una capa de pirita sedimentaria sobre la concha, de ahí el colordorado (se dice de estos fósiles que están piritizados) al que se refería Plinio.
Ejemplar cortado y pulido en el que se aprecia tanto el sedimento que rellena las cámaras como la distribución de los septos en espiral. Imagen: Gabriel Castilla.
¿Infantil o macho adulto? El principal rasgo de dimorfismo sexual en amonites es el tamaño, y puesto que la estrategia reproductiva consistía en generar y esparcir muchos óvulos, probablemente los machos eran más pequeños que las hembras. Imagen: Gabriel Castilla.
Fósiles guía
La subclase Ammonoidea fue establecida en 1884 por el geólogo alemán Karl Alfred von Zittel (1839-1904), quien se inspiró en la tradición pliniana para establecer el nombre de estos parientes lejanos de sepias y calamares.
Hasta la fecha se han descrito más de 2000 géneros distintos y esta gran diversidad los convierte en un fósil guía de enorme importancia, pues permite datar con precisión rocas sedimentarias de origen marino en cualquier parte del mundo.
Los amonites poblaron los mares desde el Devónico hasta finales del Cretácico (hace entre 419 y 66 millones de años), cuando el impacto de un asteroide desencadenó la gran extinción que puso fin a la era mesozoica.
Os escribo desde el mirador Tunnel View, en elYosemite National Parkde California, Estados Unidos.
Desde este lugar el fotógrafo Ansel Adams inmortalizó cuatro de las joyas del parque:
El gran monolito de granito conocido como El Capitán(izquierda), de 914 metros de altura desde la base.
El gran valle glaciar en forma de U (centro).
La cúpula de granito conocida como Half Dome (centro).
Y la Cascada Bridaveil, de 188 metros de caída (derecha).
Casi todas las formaciones son roca granítica del llamado batolito de Sierra Nevada.
Hace unos 10 millones de años experimentó un ascenso y basculamiento, lo que acentuó la pendiente de los ríos y arroyos de la región, que formaron cañones angostos y profundos.
Posteriormente, hace 1 millón de años, estos valles fueron ocupados por glaciares alpinos que terminaron de modelar el paisaje que contemplamos ahora.
Iván Pérez López es fotógrafo y viajero y actualmente se encuentra embarcado en un viaje alrededor del mundo en furgoneta. Síguele la pista en: iplfoto.com, Instagram y Facebook.
GIF animado del molde interno de un Orthoceras del Devónico. Imagen: Gabriel Castilla.
“Veo que le interesa mi colección de conquiliología, señor profesor. En efecto, puede interesar a un naturalista; pero para mí tiene un encanto más, porque todos estos ejemplares los recogí con mis propias manos: ningún mar del globo se libró de mis exploraciones”
20.000 leguas de viaje submarino. Julio Verne, 1869.
El submarino más famoso de la literatura debe su nombre a un fósil viviente, el Nautilus, perteneciente a un grupo de cefalópodos que hizo su aparición en el Cámbrico y que aún hoy, 500 millones de años después, habitan en las profundidades de los Océanos Índico y Pacífico.
Nautilos significa “marinero”, y los nautiloideos son posiblemente el grupo más antiguo de todos los cefalópodos, ancestros lejanos de sepias y calamares.
Cuentan con una concha que está dividida en cámaras que se conectan entre sí por un sifúnculo, que a su vez conecta con el exterior a través de un sifón. Este órgano permite regular la proporción de agua y de gas que tienen las cámaras y, por tanto, controlar la flotabilidad a distintas profundidades. También les permite desplazarse por retropropulsión, es decir, lanzando chorros de agua a presión.
Esquema del molde interno de un Orthoceras. La concha tenía forma de torpedo, con una cámara de habitación (donde vive el animal) y un fragmocono (parte tabicada que controla la flotación). Adaptado de Meléndez (1983) y elaboración propia.
El registro paleontológico de los cefalópodos es muy amplio, habiéndose descrito más de 10.000 especies fósiles que constituyen una referencia muy importante para determinar la edad relativa de las rocas en las que se encuentran.
Los nautiloideos fósiles se clasifican según la forma de la concha y la distribución interna de las cámaras y el sifón.
Orthoceras
Del Ordovícico al Triásico (hace entre 485 y 300 millones de años) los océanos se poblaron de Orthoceras, un nautiloideo que se caracterizaba por presentar una concha recta y cónica.
Este nombre se lo debemos al naturalista y zoólogo francés Jean Guillaume Bruguière (1749-1798), quien describió este género de moluscos fósiles en 1789.
Dos vistas del molde interno de un Orthoceras (Devónico) con cristales de calcita. Imágenes: Gabriel Castilla.
Como en casi todos los moluscos, la concha de Orthoceras debía ser de aragonito. Tras la muerte del animal esta concha puede quedar rellena de sedimento, mientras que el aragonito tiende a disolverse.
Es por ello que la mayoría de los fósiles son en realidad los moldes internos formados por sedimento que, durante el proceso de fosilización, es reemplazado y recristaliza en calcita, un mineral más estable.
Orthoceras fue un predador nectónico (nadador) que en su dieta incluía trilobites. Fue tal su abundancia que dio lugar a grandes acumulaciones de conchas en los fondos marinos, muchas veces perfectamente orientadas en la dirección de la corriente, formando un tipo de roca sedimentaria llamada caliza con Orthoceras.
Sección pulida de un molde interno en una muestra de caliza con Orthoceras del Devónico Medio de Marruecos. Imagen: Gabriel Castilla.
Continúo viajando por las badlands del estado de Utah, en Estados Unidos.
En una de las pistas me he topado con estos tres sugerentes hoodoos, que es como llaman por aquí a las chimeneas de hadas.
Se trata de pináculos de roca blanda que están coronados por roca más dura, lo que provoca una erosión diferencial en la vertical. Así, mientras que el cuerpo es atacado por el agua y el viento de forma eficaz, la parte superior, por ser más dura, resiste mejor los envites de la erosión.
El resultado son estas formas caprichosas que en ocasiones recuerdan a desgastadas esculturas de alguna antigua civilización. En algunas partes del mundo incluso se las llega a venerar, pues hay quien asegura apreciar en ellas rasgos humanos debido a un curioso fenómeno psicológico conocido como pareidolia.
Iván Pérez López es fotógrafo y viajero y actualmente se encuentra embarcado en un viaje alrededor del mundo en furgoneta. Síguele la pista en: iplfoto.com, Instagram y Facebook.
Hace 65 millones de años, durante el Cretácico, buena parte de Norteamérica estuvo cubierta por un mar poco profundo. En él se formaron calizas y se depositaron materiales como arena, limo y arcilla.
La disolución de la caliza blanda deja al descubierto estos otros materiales, que son erosionados intensamente. El resultado son estas cárcavas, es decir, profundos surcos y socavones del terreno.
Este tipo de terrenos áridos arcillosos, que presentan poca vegetación y elevada pendiente, reciben el nombre de badlands, algo así como tierras baldías.
Una de las formas más características son las llamadas chimeneas de hadas, o sea, las columnas y pilares que coronan las crestas de las cárcavas y que por aquí se las conoce con el curioso nombre de hoodoos.
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“La glossopetra, similar a la lengua del hombre, no nace de la tierra. Se dice que cae del cielo durante los eclipses de la luna, es necesaria en la selenomancia y la alcahuetería, donde la vanidad de la promesa hace que se crea.”
Plinio el Viejo. Historia Natural, Libro XXXVII. Siglo I d.C.
GIF animado de un diente de Carcharocles megalodon del Mioceno. Imagen: Gabriel Castilla.
De «lenguas de piedra» bíblicas…
Desde hace siglos las glosopetrasse usan como amuletos, una tradición que hunde sus raíces en el relato bíblico donde se narra el naufragio de Pablo de Tarso en la isla de Malta.
Según los Hechos de los Apóstoles (27,13-44), mientras Pablo recogía leña para hacer una hoguera con la que entrar en calor tras el naufragio, fue picado por una víbora, pero la mordedura venenosa no le causó ningún daño.
Según una leyenda maltesa, el santo maldijo a todas las serpientes de la isla, por lo que sus lenguas se convirtieron en piedra. Así fue como las lenguas de San Pablo o glosopetras de Malta se convirtieron en objetos codiciados como elementos de protección frente a venenos y enfermedades.
Esquema de un diente de Carcharocles megalodony reconstrucción de un ejemplar adulto del mayor tamaño estimado para esta especie. Adaptado de Meléndez (1983) y Cooper et al. (2020).
…a dientes fósiles de tiburón
Las glosopetras son en realidad dientes fósiles de tiburón, entre los que destaca Carcharocles Megalodon, uno de los mayores depredadores que han conocido los océanos de la Tierra.
Sin embargo, los naturalistas de la Edad Media y el Renacimiento interpretaron estos fósiles como lenguas de animales petrificadas. ¿Cómo fue posible semejante ceguera? Por tres motivos:
Porque el estudio de la naturaleza se abordaba partiendo de la tradición grecolatina y la autoridad de pensadores como Plinio tenía mucho peso.
Porque era condición indispensable asumir el relato bíblico de la creación como marco de referencia indiscutible.
Porque se carecía de una herramienta intelectual como el actualismo.
Diente fósil de Carcharocles megalodon (Mioceno) y detalle del borde aserrado. Imágenes: Gabriel Castilla.
Steno y el método inductivo
El primero en abordar científicamente este problema fue el médico y anatomista danés Nicolás Steno, y lo hizo aplicando el método inductivo, o sea, estableciendo primero una serie de premisas que permitan alcanzar una conclusión lo más acertada posible.
En 1666 pudo estudiar la anatomía de un tiburón blanco embarrancado en aguas de Liguria (Italia) y lo hizo comparando los dientes de aquella bestia con glosopetras.
Para explicar cómo los restos de un organismo marino pueden encontrarse en rocas alejadas de la costa, Steno realizó un exhaustivo trabajo de campo que le llevó a descubrir y proponer los conceptos de sedimento y estrato.
Con estas herramientas publicó en 1667 una obra fundamental en la historia de la Geología: Canis Carchariae, donde se establece por primera vez:
Que los mares de la tierra no han estado siempre donde están ahora.
Que las capas de la tierra son estratos formados por antiguos sedimentos que pueden contener los restos de organismos marinos.
Y que estos restos de organismos marinos pueden petrificar por el reemplazamiento de la materia orgánica por minerales.
Diente de tiburón Squalicorax. Se trataba de un depredador costero de entre 2 y 5 metros de longitud que vivió a finales del Cretácico, hace unos 70 millones de años. Imagen: Gabriel Castilla.
Diente aserrado de Squalicorax. Imagen: Gabriel Castilla.
¿Sabías que…?Los tiburones son peces cartilaginosos (condrictios), por lo que normalmente solo fosilizan la mandíbula y los dientes. Se estima que a lo largo de su vida un tiburón puede llegar a producir unas 24.000 piezas dentales.
El estudio de los dientes fósiles de tiburón mediante razonamiento inductivo y el uso de analogías sirvió para desterrar una superstición y motivó la redacción de una de las obras fundacionales de la Geología. Un texto imprescindible y ameno que merece ser redescubierto.
Se trata de un paisaje kárstico, es decir, el resultado de la disolución de roca caliza por acción del ácido carbónico que se forma al mezclarse el CO2 atmosférico con el agua de lluvia.
Esta roca caliza es muy blanda y tiene su origen en el conocido como Mar Interior Occidental, un mar poco profundo que hace 65 millones de años partía Norteamérica en dos, desde el Golfo de México hasta el Océano Ártico.
Esta es además una zona muy árida y fría en la que el agua de lluvia que se filtra por las diaclasas de la roca experimenta unos 200 ciclos de congelación y descongelación al año. El resultado es una intensa meteorización tanto química (disolución) como física (gelifracción), que transforma la caliza en un territorio baldío e inhóspito pero de indudable belleza.
Para saber más sobre los procesos de meteorización física y química, consulta cómo se forman los pilancones en: Pilancones Vs Marmitas de gigante.
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Estoy en el Natural Bridges National Monumentde Utah (Estados Unidos), un paraje natural dominado por puentes de piedra tan espectaculares como éste, el conocido como Owachomo bridge.
A diferencia de los arcos de roca (que como ya os conté se forman por la acción del hielo y el viento), los puentes son el resultado de la acción erosiva de un río que experimenta cambios en la dirección de su cauce, principalmente cuando se forman meandros (giros) muy cerrados.
El agua golpea y socava la base de las paredes rocosas que encuentra a su paso, que lentamente van siendo horadadas, especialmente después de tormentas muy fuertes.
Los puentes son formas del paisaje muy inestables que tienden a colapsar con facilidad, por lo que geológicamente hablando son bastante jóvenes.
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Participamos con este retrato alfabético en la iniciativa de escritura creativa del mes de febrero 2021 de Café Hypatia: Herederas de Hypatia. #PVherederas #11F #Polivulgadoras
Garantizó la representación de las mujeres de Puerto Rico en el sufragio en ese territorio.
Zonia Baber (izq.), como representante de las mujeres de Puerto Rico, con Burnita Shelton Matthews (drcha.), secretaria de Investigaciones Jurídicas del Partido Nacional de la Mujer. Dialogan sobre la redacción del proyecto de ley del sufragio de las mujeres de Puerto Rico en el Congreso de EE.UU. Imagen: Biblioteca del Congreso de los EE.UU.
Holística era su visión de la educación, las ramas del conocimiento las entendía como interdependientes y así debían de enseñarse (artículo).
Inventó y patentó un escritorio adaptado al estudio de la geografía y la geología.
Escritorio patentado por Zonia Baber en 1896. Imagen: Google Patents.
Juntó en el escritorio un recipiente para arcilla, un pozo de agua y una bandeja para arena, que servían al alumnado para crear sus propios paisajes en miniatura.
Profesora de geología y geografía en la Universidad de Chicago.
Zonia Baber junto al resto de profesores de la Facultad de Geología, Geografía y Paleontología de la Universidad de Chicago en el curso 1912-1913. Imagen: Archivo fotográfico de la Universidad de Chicago.
Quiso hacer de la geografía un medio para conexión y comprensión entre culturas y no de dominación, como se percibía en la época colonial en la que vivió.
Yacen sus cenizas, junto con las de su hermana Helen Scoville Baber, en el cementerio de Evergreen (Lansing, Michigan), municipio donde vivieron juntas sus últimos años.
Tumba de las cenizas de Zonia, y las de su hermana Helen, en el cementerio histórico de Evergreen (Lansing, Michigan). Imagen: fotografía cedida por la Asociación sin ánimo de lucro «The Friends of Lansing´s Historic Cementeries @LansingCementeries«.
Zonia contribuyó a entender la geología y la geografía como lo hacemos hoy en día.
“(…) había un fósil incrustado, que surgía en bajo relieve de la roca. Era un animal con ojos. Los ojos, muertos y transformados en piedra, estaban mirándole en este mismo instante. Se trataba de uno de los crustáceos primitivos llamados trilobites.”
Gif animado de un ejemplar de Phacops en posición defensiva: enrollado haciendo coincidir el cefalón con el pigidio frente a alguna amenaza del medio. Imagen: Gabriel Castilla.
Hace 15.000 años el ser humano ya mostraba interés por los trilobites como elementos ornamentales o amuletos. Mucho tiempo después los lapidarios medievales se ocuparon de estas curiosidades de la naturaleza, que catalogaron bajo el término piedras escorpión, expresión que aún pervive en la cultura popular en ciertas zonas de Andalucía.
Todavía en el siglo XVII, la naturaleza de estos fósiles era tan incierta que incluso en la primera representación pictórica conocida de un trilobite, realizada por el naturalista galés Edward Lhuyd en 1698, aparece descrito como algún tipo de pez.
Fue el filósofo alemán Johann Ernst Immanuel Walch quien en 1771 acuñó el término trilobitaepara referirse a este tipo de fósiles, en clara referencia a los tres lóbulos que presenta su cuerpo: cefalón, tórax y pigidio.
Anatomía general de un trilobites del género Phacops (literalmente ojo de lente) del Devónico. A la derecha vista frontal y lateral del mismo trilobites en posición defensiva (Modificado de Meléndez, 1983).
Estos tres rasgos son la base de su clasificación y la razón por la que se les asocia con la división más numerosa y diversa del reino animal, los artrópodos. También son artrópodos los crustáceos (cangrejos y cochinillas) y los arácnidos (escorpiones), a los que se asemeja pero sin estar emparentado evolutivamente con ellos.
Fósiles guía
Los trilobites son un tipo de artrópodo primitivo que contaba con un exoesqueleto orgánico, resistente pero articulado, que les permitía enrollarse (haciendo coincidir el cefalón con el pigidio) frente a las amenazas del medio.
Aparecieron hace unos 520 millones de años, en el Cámbrico y durante 300 millones de años conquistaron los océanos de todo el planeta, desde las luminosas playas fangosas hasta las oscuras llanuras abisales.
Su rápida evolución y amplia distribución geográfica hace de los trilobites un valioso fósil guía que permite ajustar la escala de tiempo geológico de la Tierra y correlacionar estratos rocosos muy alejados entre sí.
Los ojos de los trilobites
Pero como bien supo ver el escritor naturalista Thomas Hardy, el rasgo más destacado de los trilobites son sus ojos, compuestos por pequeñas unidades sensoriales (los omatidios) constituidas por cristales de calcita.
En el Devónico (hace 417 millones de años) hizo su aparición un tipo de órgano visual de gran complejidad y sin parangón en la historia del reino animal: el ojo esquizocroal.
Ojos esquizocroales de un trilobite del género Phacops. Imágenes: Gabriel Castilla.
El ojo esquizocroal es una innovación exclusiva de los trilobites del suborden Phacopina y se caracteriza por presentar cristalinos de calcita casi esféricos, dispuestos regularmente en un tapiz hexagonal. Las lentes de calcita son gruesas, biconvexas y cuentan con impurezas de magnesio en su interior que permiten alterar el índice de refracción del cristal para lograr enfocar con precisión.
Estos ojos saltones ofrecían una visión estereoscópica de gran campo en condiciones de poca luminosidad, de lo que se deduce que estos trilobites tenían hábitos nocturnos.
Esquema de un ojo esquizocroal y sección de una lente de calcita (Adaptado de Liñán, 1996 y Fortey, 2006).
¿Cómo pudo surgir un órgano visual tan complejo en los albores de la historia evolutiva de los animales? Responder a esta pregunta es uno de los grandes retos de la Paleontología.
¿Quieres saber más?
Los trilobites son considerados fósiles guía. ¿Sabes qué son y para qué sirven los fósiles guía? ——-¿Fósiles guía en Ávila?
Rábano, I.; Gozalo, R. y García-Bellido, D. (Eds). 2008. Advances in trilobite research. Cuadernos del Museo Geominero, nº 9. Instituto Geológico y Minero de España.
Aquí tenéis una panorámica del Broken Arch (literalmente «arco roto»), un relieve formado por la erosión de la arenisca, un tipo de roca sedimentaria que tiene su origen en la arena depositada en la costa de un océano durante el Pérmico, hace unos 260 millones de años.
Los agentes geológicos modelan la arenisca como una escultura:
Primero actúa la humedad, que se filtra lentamente por los poros y fisuras.
Cuando el agua se congela actúa como una cuña y rompe la roca por la presión que ejerce al aumentar su volumen.
Después intervienen el viento y la lluvia, que arrastran las partículas más finas y socavan lentamente las paredes.
El resultado final son formas tan caprichosas y singulares como este arco, uno de los cientos que se pueden contemplar en el Arches National Park del estado de Utah (Estados Unidos).
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GIF animado de un Nummulites o «lenteja» de Estrabón.
La primera descripción de la roca con la que están construidas las pirámides de Egipto se la debemos al geógrafo griego Estrabón, que en el siglo I a.C. escribió:
Al pie de las pirámides se encuentran, amontonados, trozos de las piedras que saltaban de los bloques al cortarlas. Estos pedazos de piedras contienen otras más pequeñas que tienen la forma y el tamaño de lentejas. Algunas se distinguen porque tienen la forma de los granos de cebada a los que se les ha quitado la mitad de la corteza(Geografía XVII, 34).
Lo que nadie podía sospechar entonces es que aquellas lentejas eran en realidad los caparazones de organismos unicelulares muy sencillos pero capaces de fijar un esqueleto mineral de considerable tamaño. Estas formas de vida son los foraminíferos y desde hace unos 540 millones de años pueblan prácticamente todos los mares y océanos del planeta.
El hecho de contar con un registro fósil amplio y muy completo, junto con su rápida capacidad para adaptarse a los cambios ambientales(evolución que queda registrada en las múltiples formas de su caparazón), hacen de los foraminíferos un reloj que permite conocer la edad de las rocas en las que se encuentran, y es por ello que se les considera fósiles guía. Además, permiten identificar la distribución de los continentes y océanos en los diferentes momento de la historia de la Tierra.
Las lentejas de Estrabón son Nummulites, un grupo de foraminíferos ya extintos que durante buena parte de la Era Cenozoica (hace entre 66 y 23 millones de años) poblaron los sedimentos del antiguo Mar de Tetis, depositándose en rocas sedimentarias calizas en el entorno del actual Mediterráneo, desde Girona hasta Egipto.
Galería de imágenes relacionadas
Esfinge y Gran Pirámide en la planicie de Guizah, cerca de El Cairo (Egipto). Imagen: Gabriel Castilla. Con filtro.
Nummulites procedente de uno de los bloques de roca caliza de la Gran Pirámide. Imagen: Gabriel Castilla.
Exterior, interior y corte transversal de un Nummulites (adaptado de Meléndez, 1983).
Principales partes de un Nummulites (adaptado de Bignot, 1988).
Nummulites en una muestra de roca caliza ornamental conocida como Piedra de Girona. Imagen: Gabriel Castilla.
¿Quieres saber más?
Los foraminíferos son fósiles guía. ¿Sabes qué son y para qué sirven los fósiles guía? ——-¿Fósiles guía en Ávila?
También son un buen indicador para conocer la evolución de las temperaturas en estudios paleoclimáticos. Te lo contamos aquí: ——-Así conocemos el clima del pasado
Otro tipo de organismos, los ostrácodos, también se utilizan como indicadores paleoambientales: ——-Ostrácodos, los señores del agua
Es uno de los campos de lava más extensos y jóvenes de Norteamérica, pues las últimas erupciones tuvieron lugar hace solo 2000 años.
Aquí se pueden encontrar rocas basálticas de casi todos los tipos, además de formas volcánicas como estosconos de salpicadura (spatter cones). Se trata de montículos de entre 3 y 5 metros de altura formados cuando la lava, que es expulsada por una grieta, va cayendo en forma de gotas de roca semifundidas que se van soldando unas con otras.
El resultado es este relieve de aspecto primitivo que de alguna manera evoca un paisaje de la Luna; o al menos así lo imaginaron los geólogos que exploraron esta región a comienzos del siglo XX 🌋 🌗.
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Un corte geológico es un esquema que representa lo que está debajo del suelo que pisamos.
Si te imaginas una tarta, cuando la cortas por la mitad ves las capas de bizcocho y nata que la componen (y también las de chocolate si las hay 😋 ).
Un corte geológico es como un trozo de tarta: «cortamos» una sección del terreno para ver qué materiales lo componen.
En un corte geológico lo que dibujamos son las capas que hay en el interior de la tierra y cómo están dispuestas.
El corte geológico se realiza habitualmente desde un punto hasta otro del terreno a lo largo de una línea recta. Para ello, nos suele ayudar representar primero el perfil topográfico de la zona por la que pasa el corte geológico (la representación de valles y cimas, como en las rutas ciclistas).
Al final, el corte geológico no es más que un modelo que interpreta la forma y distribución de materiales que atravesaría nuestro cuchillo si cortásemos hacia abajo la superficie del terreno.
Talud al pie de un camino que nos muestra un conjunto de pliegues apretados en materiales carbonatados, como si estuvieran representados en un corte geológico. Los taludes son cortes geológicos «al natural». Cuenca de Jaca, Pirineo Oscense. Imagen: Javier Elez.
¿Hasta qué profundidad llega un corte geológico?
Pues hasta donde decida su autor según la aplicación que le quiera dar.
Los cortes geológicos son herramientas que tienen muchas aplicaciones y que siempre están construidos con un objetivo claro de inicio. En función de ese objetivo se define la profundidad.
Los hay que van desde pocos metros hasta los que llegan al núcleo y dibujan las capas principales de la Tierra.
Corte geológico desde el Sistema Central hasta la cuenca geológica del Duero. En este modelo aproximado la profundidad sería superior a los 1000 m desde la superficie. Gráfico de Javier Elez.
Se pueden hacer a mano alzada para expresar una idea o proceso o a escala para poder medir ángulos, espesores de capas (potencia), profundidades o cualquier cosa que se nos ocurra.
En ocasiones el modelo final también nos permite reconstruir lo que ya no está, es decir, lo que fue erosionado (lo que habría desde el perfil topográfico hacia arriba)…
Este es uno de los cortes que acompañaba al mapa geológico británico de 1815 de William Smith, primer mapa geológico moderno que cubría un país completo y en el que se implementa por primera vez un código de colores para caracterizar materiales y edades diferentes. Fuente: Natural History Museum, Great Britain.
Los cortes geológicos son imprescindibles en la búsqueda de recursos naturales que se encuentran en el subsuelo, desde minerales y rocas de interés económico hasta hidrocarburos, ya que permiten por un lado cuantificar cantidades y por otro estimar cuánto esfuerzo económico será necesario para extraer el recurso y por tanto saber si es rentable su explotación o no antes de empezar.
En hidrogeología se utilizan para identificar el recurso: dónde y cuánta agua hay en una zona. Y son imprescindibles en la gestión de aguas subterráneas, ya que permiten identificar las vías preferentes de recarga o de contaminación del acuífero y ayudan en el diseño de las medidas de corrección y recuperación.
En obra civil contribuyen a anticipar qué materiales vamos a encontrar en el subsuelo a la hora de hacer una infraestructura (un túnel, un puente, una cimentación de un edificio o una presa) y a prever los problemas y ventajas que el terreno nos ofrece para la realización de esas obras.
Son herramientas imprescindibles en ciencia base, pero también en campos de aplicación de la ciencia como el estudio de los riesgos geológicos (terremotos, deslizamientos de ladera, riesgos volcánicos, etc.).
En el pequeño pueblo Sant Mateu (Baix Maestrat, Castellón) nos podemos permitir el placer de visitar un Museo Paleontológico muy familiar. El fundador y responsable es un maestro de pueblo jubilado llamado Juan Cano Forner que tiene el honor de haber descubierto en la comarca un dinosaurio al que bautizaron con su nombre: Vallibonavenatrix cani. Este maestro convirtió su afición en una pasión y acompañado de sus hijos inició una colección museística reconocida hoy en día por la Comunidad Valenciana.
La chispa de esta pasión se encendió al escuchar los nombres de los fósiles que buscaban unos paleontólogos de la universidad que llegaron a su población preguntando por algunos lugares en la montaña y a los que ayudó como guía.
Pues bien, al igual que Juan hizo de guía de fósiles una vez, los geólogos tenemos una herramienta paleontológica llamada fósil guía que nos ayuda a hacer dataciones.
Qué es un fósil guía
Para empezar, la palabra fósil deriva del verbo fodere en latín, que significa excavar.
Denominamos como fósiles guía a aquellos que son muy característicos de un intervalo temporal concreto de la historia de nuestro querido planeta Tierra.
Los fósiles guía también se llaman ‘directores’, ‘característicos’, ‘tipo’ o ‘índice’ y no pueden ser fósiles cualquiera. El estatus de guía requiere de una serie de condiciones:
Ser abundantes.
Ser fáciles de identificar.
Tener una existencia cortaen la escala temporal geológica.
Y presentar una amplia distribución geográfica y en distintos tipos de roca.
Ilustración de @anabelgeoraman.
Gracias a la identificación de estos fósiles se pueden hacer de forma fácil dataciones muy precisas de formaciones rocosas muy distantes en la geografía de nuestro planeta.
Algunos de los más célebres son, por ejemplo, los rudistas (edad Cretácico), los ammonites (edad Devónico-Cretácico) y belemnites (edad Jurásico-Cretácico) como los que descubría Mary Anning en Lyme Regis, cuyas aportaciones puedes re-descubrir en este Abecevidas si no lo has hecho ya.
Si alguna vez queremos buscar fósiles guía, debemos tener en cuenta qué rocas pueden contener fósiles de cualquier tipo, y esto ocurre solo en dos tipos de rocas que son:
Rocas sedimentarias, depositadas al mismo tiempo que los seres vivos fosilizados.
Rocas metamórficas, con un grado bajo de metamorfismo (como pizarras y cuarcitas), que permita la conservación de la impronta de los restos orgánicos que contenía la roca sedimentaria original.
Pues bien, este segundo caso es el más extraño, pero es donde se encuentra uno de los fósiles guía más conocidos: el trilobites.
Trilobites y cruzianas
A modo de presentación, se puede decir que este artrópodo marino existió en el Paleozoico y ocupaba ecosistemas en aguas tanto profundas como someras. Debe su nombre a los tres lóbulos que componen su cuerpo -uno central y dos laterales- y se han registrado más de 4.000 especies de trilobites.
Las características de los trilobites son muy curiosas. Sólo por encima, diré que su anatomía recuerda a las cochinillas -o a los insectos bola de aquellos experimentos de curiosidad infantil- con unas placas articuladas en las que se distinguen tres zonas: el cefalón (cabeza), tórax y pigidio (área terminal del cuerpo).
Su alimentación podía ser de lo más variada, desde la carroñera a la filtradora, entre otras. Y el hallazgo de ciertas bolsas incubadoras en el área frontal del cefalón (cabeza en el cuerpo de los artrópodos) ha hecho pensar que su reproducción era ovípara.
Anatomía de un trilobites. Ilustración de @anabelgeoraman.
Sin embargo, los restos de trilobites que se pueden encontrar en Ávila no son partes de su cuerpo sino del resultado de su actividad. Son las huellas de sus desplazamientos, es decir, lo que los geólogos llamamos icnofósiles. En concreto, éstas de los trilobites reciben el nombre de cruzianas, descubiertas en Sudamérica por d’Orbigny, un naturalista francés que realizó un periplo científico y explorador promovido por la Sociedad Geográfica de Francia entre los años 1826-34.
En esta expedición decimonónica se encontraron numerosos fósiles de este tipo, pero inicialmente no se conocía el origen. Se dudaba entre la procedencia vegetal o animal y se denominaron también bilobites, ya que presentan dos lóbulos.
En Europa también empezaron a encontrarse restos de este extraño fósil bilobites. Así fue como a finales del s. XIX y principios del s. XX comenzó un entretenido debate internacional sobre el origen de esta forma fosilizada.
Ilustración de cruzianas, de @anabelgeoraman.
¿SABÍAS QUE…? El origen de la palabra cruziana es un homenaje al presidente de Bolivia Andrés de Santa Cruz y Calahumana (La Paz, 1792-Beauvoir, 1865), también militar y estadista, en reconocimiento a su labor frente a la Confederación Perú-Boliviana durante el período 1836-39. Esta es la causa de su grafía con la anómala «z».
¿Dónde encontrarlos en Ávila?
Pues bien, el Sistema Central no es un lugar donde se puedan encontrar fácilmente fósiles ya que predominan las rocas magmáticas, que tienen un origen endógeno (de procesos que suceden dentro de la corteza terrestre).
Localización del Embalse de los Serones en el río Voltoya, en la provincia de Ávila (Castilla y León, España).
Esto quiere decir que estas rocas se formaron en ambientes marinos donde los trilobites disponían de alimento y dejaban las huellas de su desplazamiento y además que se sedimentaron durante el Paleozoico, ya que las cruzianas tambien son fósiles guía.
Y ahora es el momento de volver a la pregunta que da título a este post y que ya puedes responder: ¿Hay fósiles guía en Ávila? 😉
CRUZIANAS EN LAS CALLES. Si quieres ver cómo eran los medios que habitaban los trilobites, puedes visitar el Museo de los Mares Antiguos en la localidad de Monsagro (Salamanca). Además, este pueblo es muy pintoresco por el modo en que utilizan las rocas que contienen cruzianas para decorar las fachadas de las viviendas.
En la Ruta de las huellas fósiles se pueden ver las cruzianas expuestas en las fachadas de las casas de Monsagro, Salamanca. Imágenes: Fina Muñoz.
Bellido Mulas, F., Fuster, J.M., Martín Serrano, M.A., Navidad, M., Del Olmo Sanz, A.,De Pablo Maciá, J.G., Villaseca, C. Martín Parra, L.M. Capote, R., González Casado, L.M., De Vicente, G., Pedraza, J., Villasante, R., Centeno, J.D., Merlo, A. Ruiz García, M.T. (1987). Mapa geológico y Memoria de la Hoja nº 507 (El Espinar) E. 1:50.000 IGME, 152 pp.
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.
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.
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.
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
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.
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 Sisebutoredactó 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 elLlibre 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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Figura 8: Los libros de los 100 Sitios del Patrimonio Geológico (Fuente: IUGS)
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 alfabéticoqueremos participaren 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Yo he vivido en la Antártidaes 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.
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
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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 MINERAL
RESIDUO SECO (mg/L)
Muy débil
Hasta 50
Débil
50-500
Media
500-1500
Fuerte
más 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. 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).
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).
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.
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.
La educación científica no utiliza ningún equivalente al museo de arte o a la biblioteca de libros clásicos y el resultado es una distorsión, a veces muy drástica, de la percepción que tiene el científico del pasado de su disciplina.
La estructura de las revoluciones científicas. Thomas S. Kuhn, 1962.
Durante décadas, la hipótesis del Gran Impacto ha sido el modelo dominante para explicar el origen de la Luna. Sin embargo, los avances en geoquímica isotópica y en simulaciones numéricas de alta resolución han revelado inconsistencias profundas entre los modelos y los datos. Lejos de tratarse de un problema cerrado, la formación de la Luna se ha convertido en uno de los ejemplos más reveladores de cómo progresa la geología planetaria: mediante hipótesis provisionales, anomalías inesperadas y revisiones de paradigma.
Anatomía de un olvido
La siguiente frase forma parte de la historia de la ciencia:
La explosión eviscerante [que formó la Luna] fue provocada por la colisión [contra la Tierra] de un planetoide que llegó con gran velocidad.
Esta hipótesis sobre la formación de nuestro satélite fue propuesta por el geólogo canadiense Reginald Aldworth Daly (Figura 1) y publicada en 1946 en la revista Proceedings of the American Philosophical Society. Daly era un científico respetado y, hasta su jubilación, fue jefe del Departamento de Geología de la Universidad de Harvard. Además, en aquel trabajo abordaba un tema controvertido y de gran interés para astrónomos, astrofísicos y geólogos. Sin embargo, fue completamente ignorado por la comunidad científica hasta caer en el olvido. ¿Cómo pudo suceder algo así?
Figura 1. Geólogo visionario en muchos temas, Daly fue uno de los primeros en proponer la deriva continental (1926), el origen de la Luna como consecuencia de un gran impacto (1946), y que la estructura de Vredefort (Estado Libre de Sudáfrica) es un cráter de impacto gigante (1947). Fuente: Wikipedia Commons/Archivo de la Universidad de Harvard.
Desde Newton y Laplace el pensamiento dominante en el estudio de los astros era el uniformitarismo. Para la mecánica celeste el universo funcionaba como la maquinaria de un reloj exacto, y por tanto, predecible. Este paradigma impregnó otras ciencias, entre ellas la Geología, que encontró en el actualismo un marco de pensamiento para estudiar la Tierra. Si el presente es la clave del pasado, no es necesario recurrir a catástrofes bíblicas ni a intervenciones divinas para explicar la naturaleza de un paisaje o la presencia de un fósil en lo alto de una montaña. Por extensión, para conocer la naturaleza física de la Luna, solo había que observar con atención los procesos geológicos que actúan a nuestro alrededor. Cuando Daly publicó su artículo sobre el origen de la Luna, la comunidad científica asumía que los cráteres que podemos observar con un pequeño telescopio debían ser calderas de volcanes ya extintos.
Para aceptar los impactos como proceso geológico, era necesario identificarlos antes en la Tierra. Una de las contribuciones decisivas se la debemos al geofísico Alfred Wegener, padre de la teoría de la deriva continental. Wegener se interesó por el origen de los cráteres lunares tras su visita al campo de cráteres de impacto de Kaali, en la isla estonia de Saaremaa. Siguiendo el método hipotético-deductivo realizó diversos experimentos en el Instituto de Física de la Universidad de Marburgo (Alemania), generando cráteres de impacto sobre cemento en polvo. Con ello pudo establecer analogías entre lo observado en el campo, el resultado de sus experimentos y los cráteres de la Luna (Figura 2).
Figura 2. Cráter de impacto creado por Wegener en el laboratorio, visto desde tres puntos de vista distintos: cenital (izquierda), oblicua (centro) y en sección (derecha). Adaptado de Wegener (1921).
En 1921 publicó los resultados en un artículo que desde nuestra perspectiva podemos considerar histórico y visionario para la moderna geología planetaria. Solo hubo un problema: casi nadie se enteró. El artículo se escribió en alemán y Wegener moriría unos años después en Groenlandia durante una expedición. No fue hasta 1975, cuarenta y cinco años después de su muerte, que el artículo fue recuperado y traducido al inglés por el geólogo turco Ali Mehmet Celâl Sengör.
Desconocedores del artículo de Wegener, en el mundo anglosajón se considera que la incipiente revolución científica llegaría de la mano del astrónomo y empresario norteamericano Ralph Belknap Baldwin. Entre 1942 y 1943 publicó dos artículos en la revista Popular Astronomy donde defendía el origen por impacto de los cráteres lunares. Tanto Baldwin como Wegener eran intrusos en el campo de la Geología, por lo que sus ideas rondaron la marginalidad académica durante mucho tiempo. El impulso definitivo llegaría con la carrera espacial por alcanzar la Luna, gracias a los trabajos que realizaron los geólogos Robert Sinclair Dietzy Eugene Shoemaker.
Hoy concebimos el Sistema Solar como algo caótico donde los acontecimientos más asombrosos pueden haberse producido, especialmente al principio de la evolución (te lo contamos en esta entrada). Y esto es así porque la corriente de pensamiento que domina las actuales Ciencias de la Tierra es el neocatastrofismo, una visión del mundo que sostiene que los procesos geológicos de muy alta energía, como los impactos, han ocurrido con cierta regularidad en el trascurso de la historia de la Tierra.
Daly fue una víctima del paradigma de su tiempo. Cuando falleció en 1957 tenía 86 años, y por su labor científica y académica sendos cráteres en la Luna y Marte llevan su nombre.
Las tres hipótesis clásicas
Hasta mediados de la década de 1980 las enciclopedias y libros de texto de uso escolar recogían tres posibles hipótesis que trataban de explicar el origen de la Luna, tal y como veremos a continuación.
1.Hipótesis de la captura. Suponía que el satélite se formó en otro lugar del Sistema Solar y que en algún momento se desplazó de su órbita hasta ser apresado por la gravedad terrestre. La idea fue propuesta hacia 1909 por el astrónomo norteamericano Thomas Jefferson Jackson See y revisada en 1952 por el químico (y Premio Nobel) Harold Urey. Aunque en teoría la captura de un cuerpo tan grande es posible (recordemos que con un diámetro de 3.474 km nuestro satélite natural es el quinto en tamaño de todo el Sistema Solar), el proceso requiere de unas características orbitales tan precisas como poco probables (Figura 3.a).
Figura 3.a. Visión artística de la hipótesis de captura. Adaptado de Taylor (1994).
Esta hipótesis quedó relegada cuando los análisis isotópicos de las rocas traídas por las misiones Apolo demostraron que la Tierra y la Luna se formaron en la misma región del espacio (Figura 4).
Figura 4. El oxígeno posee tres isótopos estables, que se diferencian únicamente en su masa debido al número de neutrones. El isótopo más abundante es el ¹⁶O, mientras que el ¹⁷O y el ¹⁸O son mucho más escasos en el Sistema Solar. Aunque químicamente se comportan igual, sus ligeras diferencias de masa provocan fraccionamientos isotópicos medibles. Estas variaciones se expresan como desviaciones respecto a un valor estándar: el agua oceánica media (SMOW) de la Tierra.El concepto clave de este tipo de diagramas es la llamada línea de fraccionamiento terrestre, que es dependiente de la masa (línea diagonal). En 1976, Robert Clayton y sus colaboradores demostraron que las rocas de la Tierra y de la Luna se sitúan exactamente sobre esta misma línea, mientras que meteoritos y materiales procedentes de cuerpos como Marte o Vesta definen líneas paralelas desplazadas. Estas diferencias no pueden explicarse por procesos geoquímicos internos, sino que reflejan la existencia de reservorios isotópicos distintos en el sistema solar primitivo. La coincidencia isotópica entre la Tierra y la Luna demuestra un origen común en la misma región de la nebulosa solar, lo que descarta que la Luna se formara en otro lugar, lejos de la Tierra. Adaptado de Clayton et al. (1976).
¿Sabías que… … en 2024 investigadores de la Universidad de Penn State han rescatado la hipótesis de captura? Según su propuesta la Luna no viajaba sola, sino que formaba parte de un sistema binario. Al pasar cerca de nuestro planeta la gravedad terrestre pudo romper ese dúo, quedándose con la Luna y lanzando lejos al otro objeto. Este mecanismo de captura mediante intercambio es similar al propuesto para explicar la posible captura de Tritón por parte de Neptuno. La captura permitiría que la Luna se hubiera formado en la misma zona del espacio que la Tierra, lo que explicaría por qué los isótopos de oxígeno son idénticos en ambos cuerpos. Además, también explicaría por qué la órbita de la Luna está tan inclinada respecto al plano ecuatorial terrestre, algo típico de una captura. Aunque este nuevo modelo ha sido recogido por los medios de comunicación, no ha tenido una gran acogida por parte de la comunidad científica.
2.Hipótesis de la fisión. Este modelo defiende que bajo condiciones de una rotación extremadamente rápida (un giro completo cada dos horas y media), se habría podido desprender un fragmento del manto terrestre primitivo, masa a partir de la cual se habría formado la Luna (Figura 3.b).
Figura 3.b. Visión artística de la hipótesis de la fisión. Adaptado de Taylor (1994).
Fue propuesta hacia 1879 por el astrónomo George Howard Darwin (segundo hijo de Charles Darwin), y su principal problema era explicar cómo pudo la Tierra primigenia ganar semejante momento angular (velocidad de giro) y cómo lo perdió posteriormente. Por otro lado, las rocas traídas por los astronautas de las misiones Apolo mostraron importantes diferencias composicionales respecto a la Tierra, difíciles de explicar si realmente ambos cuerpos fueron el mismo en origen (Tabla I).
Tabla I. Comparación de la composición química de la Tierra y la Luna. Adaptado de Anguita y Castilla (2010).
3.Hipótesis de laacreción binaria. Inicialmente propuesta en 1795 por Pierre-Simon Laplace y actualizada en 1954 por el astrónomo holandés Gerald Kuiper. Supone que la Tierra y la Luna se habrían formado de manera simultánea a partir de una misma fracción de la nebulosa primigenia que daría lugar al Sistema Solar (Figura 3.c).
Figura 3.c. Visión artística de la hipótesis de acreción binaria. Adaptado de Taylor (1994).
En 1960 la hipótesis fue revisada por la astrónoma soviética Jewgenija Leonidowna Ruskol, quien propuso que la Luna se pudo originar como consecuencia de la acreción de pequeñas partículas que giraban en órbita terrestre. Esta idea se conoce con el nombre de hipótesis de precipitación, y era la que menos problemas ofrecía desde un punto de vista dinámico y de los isótopos de oxígeno. Sin embargo, no explica por qué la rotación terrestre llegó a ser de 24 horas, un giro más rápido que el predicho por los modelos de acumulación simple; ni tampoco explica cómo el anillo de partículas que orbitaban la Tierra pudo adquirir el suficiente momento angular para permanecer en órbita en vez de caer sobre ella.
El principal escollo fue (una vez más) las diferencias de composición entre ambos cuerpos. Si se originaron de forma independiente en la misma región de la nebulosa solar, ¿cómo se explica que nuestro satélite contenga unas cien veces menos elementos volátiles y un 50% más de elementos refractarios que su supuesto planeta hermano?
Nace un nuevo paradigma
El cambio comenzó a fraguarse de la mano del astrónomo soviético Viktor Safronov, padre de la teoría planetesimal. Según esta, los planetas se habrían formado por la acreción de incontables cuerpos menores, un escenario en el que los procesos de colisión tendrían un papel protagonista. Varios de sus trabajos llegaron a manos de dos jóvenes científicos estadounidenses, Donald Davis y William K. Hartmann, quienes supieron ver en ellos una nueva vía para abordar el problema.
Davis y Hartmann estudiaron ruso para poder leer todos los trabajos de Safronov, y en marzo de 1975 sorprendieron a los asistentes a la 6ª Conferencia de Ciencia Lunar y Planetaria en Houston (Texas, EE.UU.), proponiendo que la Luna era el resultado de la colisión de un planetesimal contra una recién formada Tierra. Así nació la hipótesis de la fisión inducida (Figura 5).
Figura 5. El gran impacto que produjo la fisión inducida, recreado artísticamente a partir de las versiones pictóricas de William Hartman, uno de los científicos que propuso esta idea. Creación propia.
El respaldo definitivo llegaría en 1984, en un congreso monográfico sobre el origen de la Luna convocado en Kona (Hawai, EE.UU.) La propuesta inicial era discutir hasta qué punto los datos geológicos y geoquímicos obtenidos por el Programa Apolo suponían una revisión de las ideas sobre el origen de nuestro satélite. Pero como la comunidad científica había estado rumiando la propuesta de Hartmann y Davis durante casi una década, todas las sesiones terminaron por centrarse en la hipótesis que consideraban más atractiva: el Gran Impacto.
A grandes rasgos la idea sería que un embrión planetario coorbital con la primitiva Tierra, chocó contra ella cuando ambos cuerpos estaban ya diferenciados en manto y núcleo. La colisión vaporizó y despidió una cantidad importante de material que no abandonó el campo gravitatorio terrestre, sino que formó un disco alrededor del planeta, y en un tiempo relativamente corto, las partículas del anillo se unieron para formar la Luna (Figura 6).
Figura 6. Evolución (de izquierda a derecha) del disco de partículas formado como consecuencia del Gran Impacto. Se llama Límite de Roche a la distancia mínima a la que un satélite puede orbitar un planeta sin desintegrarse por las fuerzas de marea. Dentro de ese límite, la gravedad diferencial del cuerpo primario supera a la cohesión gravitatoria del satélite, impidiendo que este se mantenga como un objeto único. Su valor depende de la densidad relativa de ambos cuerpos y de si el satélite se comporta como un cuerpo rígido o fluido. Los escombros que quedaron dentro del Límite de Roche impactaron contra la Tierra. En algunas simulaciones se forman dos satélites, que a veces, pero no siempre, se funden en uno solo. Solo hay un problema: el anillo debería formarse en el ecuador terrestre y no tan inclinado como la actual órbita de la Luna. Adaptado de Halliday y Drake (1999).
El mérito del Gran Impacto, en comparación con las tres hipótesis clásicas, radica en que propone soluciones más o menos convincentes a los 5 rasgos básicos que presenta nuestro satélite natural:
1. El elevado momento angular o cantidad de rotacióndel sistema Tierra-Luna quedaría explicado si el impacto hubiese sido oblicuo.
2. La distancia a la Tierra: la Luna se habría formado relativamente cerca, pero se habría ido alejando desde entonces como consecuencia de las fuerzas de marea.
3. La baja densidad de la Luna, consecuente a su baja concentración de metales, resultaría de su origen a partir del manto del planetoide impactor (~80%) y, en mucha menor medida, del manto terrestre.
4. La escasez de volátiles en las rocas lunares y su simétrica concentración de refractarios serían la huella más concreta del Gran Impacto: en el máximo térmico, los volátiles serían expulsados del sistema.
5. La identidad de la relación de isótopos de oxígeno entre la Tierra y la Luna queda resuelta si el cuerpo impactor era coorbital con la Tierra, ya que la relación isotópica de oxígeno parece depender de la distancia al Sol.
El Gran Impacto se informatiza
Desde 1975 la hipótesis del gran impacto ha ganado terreno hasta convertirse en el paradigma dominante. En este avance ha tenido una importancia decisiva la aparición de superordenadores, con su capacidad de modelizar sistemas formados por partículas individuales y estimar su comportamiento a través del tiempo.
Imaginemos que queremos saber qué pasa cuando dos coches se estrellan, pero no disponemos de presupuesto para destrozar coches reales. La solución obvia es crear un programa de ordenador donde se representa el coche no como una pieza sólida, sino como un conjunto de miles de puntos. A cada punto le asignamos las leyes de la física (gravedad, presión, temperatura). En el caso de la Luna se usa la llamada técnica SPH (siglas en inglés de Hidrodinámica de Partículas Suavizadas). En lugar de simular el planeta entero como una bola, el ordenador lo divide en miles de canicas virtuales. Luego, calcula cómo interactúa cada canica con sus vecinas miles de veces por segundo.
Los primeros modelos han evolucionado como los videojuegos: de los gráficos toscamente pixelados de los años 80, a la realidad virtual de hoy. Willy Benz y Alastair Cameron fueron pioneros en aplicar estos modelos al origen de la Luna. Sus primeras simulaciones tenían solo unos pocos miles de partículas de baja resolución. Hacia el año 2000 los modelos permitían la interacción de unas 20.000 partículas de una resolución aceptable. En la actualidad, y gracias a los superordenadores, las simulaciones usan decenas de millones de partículas, lo que nos permite ver turbulencias y mezclas que antes eran invisibles (Figura 7).
Figura 7. Esta simulación SPH recrea un gran impacto entre dos cuerpos planetarios de tamaño similar, en condiciones de baja velocidad y geometría casi simétrica. Tras un primer choque y una posterior fusión, el sistema resultante gira rápidamente y reorganiza su estructura interna, concentrando el hierro en el centro y formando brazos espirales de material caliente. Estos brazos acaban dispersándose y originan un disco de escombros con suficiente masa como para formar varias lunas. Un resultado clave es que la composición química del disco es prácticamente idéntica a la del planeta final, lo que refuerza la idea de que un impacto de este tipo puede explicar el origen de la Luna sin necesidad de composiciones muy distintas entre la Tierra y el cuerpo impactante. La escala de colores representa la temperatura de las partículas en Kelvin, según la barra de colores, donde el rojo indica temperaturas superiores a 6.440 K. El tiempo se expresa en horas y las distancias en unidades de 10³ km. Adaptado de Canup (2012).
Pero los modelos informáticos tienen un talón de Aquiles: la Ecuación de Estado. Para simular el impacto tenemos que decirle al ordenador cómo se comporta un mineral o una roca cuando se calienta a 5.000 grados y se comprime a presiones millones de veces superiores a como se encuentran de forma natural. El problema es que no tenemos laboratorios que lleguen a esas condiciones fácilmente y, por tanto, gran parte de los datos que metemos en el modelo son extrapolaciones. Y si nuestra receta es ligeramente incorrecta, la simulación resultante puede ser errónea: basura entra, basura sale.
Con frecuencia olvidamos que los modelos no nos dicen exactamente qué pasó ni demuestran nada, solo nos dicen qué es físicamente posible y qué no lo es; pero siempre según los datos físicos y las premisas de las que se parte. Es importante que recordemos esto la próxima vez que leamos el anuncio de un nuevo descubrimiento sobre el origen de la Luna.
¿Sabías que… … en el año 2000 el renombrado geoquímico británico Alexander Norman Halliday tuvo la ocurrencia de llamar Theia (madre de Selene según la mitología) al misterioso embrión protoplanetario del tamaño de Marte que chocó contra la protoTierra? Desde entonces el nombre ha tenido tanto éxito en el mundo de la divulgación científica y los medios de comunicación que incluso hay miembros de la comunidad científica que hablan de la hipótesis de Theia como nombre alternativo.
Los tres detalles esenciales
Hay tres preguntas que la ciencia trata de responder combinando los modelos con pruebas físicas procedentes de los minerales que forman las rocas lunares, principalmente:
1. ¿Cómo fue el Gran Impacto?
El impacto debió producirse a una velocidad de entre 11-15 km/s (bastante menor que la típica de los asteroides contra la Tierra, como es lógico para un cuerpo que compartía órbita con ella). La temperatura podría haber alcanzado unos 4.000 K a una distancia de hasta ocho radios terrestres respecto al punto de colisión.
2. ¿Cómo era Theia, suponiendo que existan pruebas físicas de su existencia?
La masa de Theia es uno de los temas más polémicos. Los primeros modelos estimaban que el impactor era del tamaño de Marte, hasta otros más voluminosos, de entre 0,3 y 0,5 veces la masa terrestre. La ventaja de impactores grandes es que así es más fácil alimentar el disco de escombros resultante, y por tanto formar la Luna; su inconveniente, que un choque más masivo impartiría demasiado momento angular al sistema.
En septiembre de 2025, científicos de la Universidad de Brown anunciaron el descubrimiento de isótopo de azufre exótico (33S) presente en muestras de troilita recogidas por la misión Apolo 17 en el valle de Taurus Littrow. Según el estudio publicado por James Dottin y sus colaboradores, esos isótopos podrían proceder de Theia. De ser cierto, se trataría de una prueba tangible de aquel impacto.
3. ¿Cuándo se formó la Luna?
La edad del impacto es un tema controvertido, porque no todos los sistemas de datación por isótopos arrojan el mismo resultado. Las dataciones mediante la técnica del Uranio-Plomorealizadas en un circón hallado en una roca muestreada por la misión Apolo 17 (misión en la que participó el geólogo Harrison Schmitt, hasta la fecha el único científico que ha pisado la Luna), señalan que la Luna terminó de formarse hace unos 4.460 millones de años. Quizá más fiable sea el método 182Hf–>182W, que proporciona una fecha para la diferenciación de la Luna en unos 4.530 millones de años, o sea 40 millones de años tras la formación del Sistema Solar.
Los modelos dicen que la construcción de la Luna tras el impacto es poco eficiente, lo que requiere un disco bastante más masivo que ella, entre 2,5 y 7 masas lunares. Estos discos masivos dan lugar a muchos satélites pequeños pero dinámicamente inestables, por lo que se acaba en un cuerpo único. Algunos modelos proponen que la acreción de la Luna a partir del disco de escombros pudo culminar en menos de un año. De ser así, la edad de la Luna señalaría también la edad del impacto.
Cuando la química pone a prueba los modelos
Imaginemos que la policía investiga un violento choque de vehículos. La física del accidente es clara: un coche rojo (llamémosle Theia) embistió a gran velocidad a un coche azul (la Tierra). Los peritos calculan las trayectorias y concluyen que, inevitablemente, los restos esparcidos por la carretera deberían ser una mezcla de chapa roja y azul. Sin embargo, cuando el laboratorio analiza los fragmentos, el resultado es desconcertante: solo hay chapa azul. No hay ni rastro químico del coche rojo. Pues bien: esta es, exactamente, la situación actual en la que se encuentra el modelo del Gran Impacto.
Para entender la naturaleza de esta crisis debemos fijarnos nuevamente en los isótopos. Si Theia vino de otro lugar, su química debió ser algo distinta de la terrestre. Por tanto, la Luna debería ser un cuerpo isotópicamente híbrido. Pero en 2016, un estudio liderado por E.D. Young y publicado en Science lanzó una bomba: a nivel isotópico la Tierra y la Luna son gemelas idénticas. La diferencia es indistinguible dentro del posible error analítico. Es como hacerse una prueba de ADN y descubrir que no compartes genes con tu madre, sino que eres un clon exacto de tu padre. Esto implica algo difícil de digerir: o Theia no existió, o Theia era químicamente idéntica a la Tierra (una probabilidad astronómica de menos del 1%), o bien ocurrió una mezcla tan perfecta que borró cualquier diferencia.
La sopa imposible y el calor infernal
Los defensores del modelo clásico intentaron argumentar que quizás la mezcla ocurrió en una nube de vapor superficial. Pero la geoquímica volvió a golpear, esta vez con el Titanio. Según estudios de Zhang et al. (2012) en Nature Geoscience, los isótopos de titanio (un elemento refractario, ultra-resistente al calor y difícil de vaporizar) también son idénticos entre ambos cuerpos. Si el oxígeno es el caldo de la sopa, el titanio son los tropezones sólidos. Mezclar caldos es fácil; homogeneizar los tropezones sólidos requiere una violencia que el modelo estándar de impacto difícilmente puede generar.
Además, la Luna nos muestra cicatrices de un nacimiento traumático. El análisis de isótopos de Potasio (41K) revela que la Luna es inusualmente pesada. Esto sugiere que se formó en un ambiente de presiones y temperaturas extremas, mucho mayores de lo previsto, donde los elementos ligeros se evaporaron masivamente.
La conclusión es inevitable: el paradigma dominante en los últimos 40 años empieza a tener grietas.
Una solución radical
No queda otra opción: si los datos no encajan en el modelo, hay que cambiar el modelo. En 2018, Simon J. Lock y Sarah T. Stewart propusieron en Journal of Geophysical Research una estructura nueva para explicar estas anomalías: la sinestia (Figura 8).
Figura 8. Nunca hemos visto una sinestia, pues se trata e objetos teóricos y efímeros que solo se forman tras un impacto gigante, y que apenas duran unos cientos de años (un parpadeo en el tiempo geológico) antes de enfriarse. Así pues, y hasta que no haya una confirmación astronómica de su existencia, la sinestia es un modelo plausible que podemos visualizar artísticamente con ayuda de la IA generativa. Fuente: elaboración propia a partir de Lock y Stewart (2018).
Su modelo sugiere que el impacto pudo ser frontal y tan energético que vaporizó completamente tanto a Theia como a la Tierra. El planeta dejó de ser una esfera y, debido a la rotación frenética, se expandió convirtiéndose en una estructura en forma de rosquilla gigante de roca vaporizada (Figura 9).
Figura 9. Secuencia de formación del sistema Tierra-Luna como consecuencia de una sinestia tras un gran impacto frontal. Adaptado de Lock y Stewart (2019).
En una sinestia no hay superficie, todo es una batidora continua de gas y magma a miles de grados. Dentro de este toroide, el material de Theia y la Tierra se habrían mezclado a nivel atómico, resolviendo el problema de la identidad química. Al enfriarse la estructura, la Luna se condensó a partir de una lluvia de magma dentro de esta nube vaporizada, heredando la misma composición exacta que la Tierra, que se reformaba en el centro.
Conclusión provisional
Las anomalías isotópicas del oxígeno, el titanio y el potasio están forzando un cambio de paradigma, como en su momento sucedió con los impactos. Las nuevas teorías nos pintan un cuadro mucho más dramático y complejo: la Luna no es una compañera adoptada. Es, en el sentido más literal y químico de la palabra, una parte de nosotros mismos que sobrevivió al fuego más grande que nuestro mundo ha conocido.
Y aquí surge un problema epistemológico: los acontecimientos únicos son difíciles de encajar en Ciencia. ¿Fue la génesis de la Luna un acontecimiento especial? Si atendemos al resultado, lo fue: En el Sistema Solar solo hay un planeta rocoso con un satélite gigante.
Lo cual nos lleva a nuevas preguntas fundamentales: ¿cómo sería la Tierra si su satélite gigante no se hubiese formado y sobrevivido?¿Pudo afectar el impacto de Theia al origen del agua en la Tierra? Los modelos señalan que la inclinación del eje de rotación terrestre es más estable gracias a la Luna, y en su ausencia las oscilaciones climáticas serían caóticas, con severas consecuencias para la vida. Así pues, ¿sería posible una civilización avanzada como la nuestra en un planeta sin Luna?
Bibliografía
I. El paradigma
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III. Los isótopos
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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.
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:
Un terremoto tan grande como para modificar la superficie del planeta
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.
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 habitualy 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).
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.
El pasado fin de semana, del 24 al 25 de mayo, Geología desde Ávila participamos en la GeoQuedada 2025, organizada por el colectivo GeoDa Divulga en el espectacular entorno de las Arribes del Duero, en la provincia de Salamanca. Aunque no pudimos asistir a las actividades del viernes (nos quedamos con las ganas de conocer la Sala de las Tortugas de la USAL, y el seguro maravilloso Taller de Estrellas de Nahúm Méndez (@UnGeólgoEnApuros), sí estuvimos durante todo el sábado y el domingo, compartiendo experiencias, aprendiendo de otros proyectos y disfrutando de la geología y del entorno.
Nuestra intervención tuvo lugar el sábado por la mañana, en el espacio cultural La Panera de Aldeadávila de la Ribera. Allí, Anabel Casado presentó la comunicación «Geología desde Ávila, un proyecto colectivo y horizontal hecho por geólogas y geólogos multidisciplinares», donde explicamos cómo surge y se desarrolla nuestro proyecto desde una perspectiva colaborativa, inclusiva y comprometida, y siempre disfrutando.
Imagen 1: Cartel de presentación creado por GEODA para anunciar la participación de Anabel en el encuentro.
A través de esta charla mostramos algunas de nuestras iniciativas más representativas, como el Geolodía de Ávila, las GeoCharlas en centros educativos, las musealización geológica del Centro de Interpretación de las Lagunas de El Oso y, por supuesto, este blog que tantas alegrías nos da; destacando el uso de metodologías participativas, el enfoque intergeneracional y la apuesta por la accesibilidad como señas de identidad.
Imagen 2: Anabel Casado, integrante del proyecto Geología desde Ávila, durante una charla divulgativa donde presentó su trayectoria como geóloga y divulgadora, así como las claves del enfoque colectivo y multidisciplinar del grupo. Fotografía de Geoda.
El programa del sábado incluyó también las intervenciones de Jabito Jablonski (@MuseodelaFalla), con su experiencia en el Museo de la Falla de Juzbado; Marisa Castiñeira (@mcastigarcia), que compartió estrategias para enseñar geología en secundaria; Marta Rincón (@Falladamente) con su propuesta para modelizar en secundaria procesos volcánicos de manera sencilla; y Rafael Fort (@IGEO), quien nos habló sobre la puesta en valor del patrimonio geológico.
La tarde continuó con un crucero fluvial por el Duero, saliendo del embarcadero de Aldeadávila. Gracias a las explicaciones de Elvira (https://www.corazondelasarribes.com/) conocimos cómo el Duero fue y sigue siendo una frontera natural entre España y Portugal con una historia compartida. Este valle fue lugar de contrabando en una y otra orilla en época de dictadura. Nos contó cómo era la realidad de las familias que vivían de las cabras y que se encontraron en este lugar hasta casi los años 60 del siglo pasado, utilizando todos los recursos disponibles y agudizando al máximo su ingenio; y también conocimos las singularidades de este lugar que permite la presencia de gran cantidad de especies de fauna y flora, destacando las aves como el buitre leonado, el alimoche o el águila real.
Imagen 3: Vistas desde el crucero fluvial por el río Duero, en el Parque Natural Arribes del Duero. La imagen muestra el encajamiento fluvial característico de la zona, con laderas abruptas cubiertas de vegetación, mientras se ve la estela del barco por estas aguas fronterizas entre España y Portugal. Fotografía de Anabel Casado
Después del crucero, hicimos una ruta geológica al Picón de Felipe, uno de los miradores más emblemáticos del Parque Natural Arribes del Duero que debe su nombre a una leyenda sobre el amor imposible entre un español y una portuguesa. Desde este impresionante balcón natural, se pueden admirar las vistas del cañón del río Duero, que en esta zona alcanza profundidades de hasta 500 metros, creando un paisaje de paredes graníticas casi verticales. Al fondo, en la zona más estrecha del cañón, podemos ver La Presa de Aldeadávila, una joya de la ingeniería hidroeléctrica construida entre 1956 y 1963 que alberga dos centrales hidroeléctricas que juntas son las más productivas de España. Esta presa puede resultarte familiar ya que ha sido escenario de varias producciones cinematográficas como «Terminator: Dark Fate» y «Fast and Furious 10».
Imagen 4: Anabel observando el impresionante cañón del Duero desde un mirador en el Parque Natural Arribes del Duero. Al fondo se distingue la presa de Aldeadávila, una de las más emblemáticas infraestructuras hidroeléctricas de España, encajada entre las escarpadas paredes rocosas del valle. Fotografía de Eduardo Cuadra.
El domingo por la mañana, para cerrar esta edición de la Geoquedada 2025, visitamos el Pozo de los Humos. Con ese nombre se conoce al conjunto de saltos de agua de más de 50 metros de desnivel controlado por el sistema de fallas y diaclasas en el contacto de rocas graníticas con rocas metamórficas. Una visión impresionante aún teniendo menos agua en esta época del año.
Imagen 5: Vista panorámica del Pozo de los Humos, una espectacular cascada en el Parque Natural Arribes del Duero. El agua cae desde una gran pared rocosa hasta una poza profunda rodeada de vegetación, creando uno de los paisajes más emblemáticos de la zona.
De esta reunión nos quedamos con poder desvirtualizar a compañeras y compañeros de la divulgación que conocíamos a través de redes y con quienes compartimos inquietudes y admiración mutua desde hace tiempo. Vernos cara a cara, intercambiar ideas, y reconocer en cada proyecto una parte del entusiasmo colectivo por divulgar la geología fue, sin duda, uno de los grandes regalos de la GeoQuedada.
Queremos agradecer a la organización de Geoda, y en especial a Daniel H. Barreña (HombreGeológico), por la cálida acogida, la impecable coordinación y por haber creado un espacio donde la geología se vive, se siente y se comparte. Y a todas las entidades y personas que han apoyado este encuentro, y han participado en él (GeoCastAway, Ekobideak, ViajandoConCiencia…) Volvemos con nuevas ideas, la mochila llena de inspiración y muchas ganas de seguir construyendo comunidad geodivulgadora.
Imagen 6: Foto de grupo de participantes en la Geoquedada 2025, celebrada en el Parque Natural Arribes del Duero. Fotografía de Geoda.
AUTORES- Gabriel Castilla Cañamero y Javier Pérez Tarruella
No discerní ningún color en las montañas, tan solo manchas apagadas negras y grises. No había vegetación ni vida, solo rocas, nieve y hielo. Al contemplar todo ese escarpado territorio virgen, no tuve más remedio que reírme de la arrogancia de cualquiera al que se le hubiera ocurrido que los seres humanos habían conquistado la Tierra.
Nando Parrado. Milagro en los Andes, 2006.
La última subdivisión de la escala de tiempo geológico es el Periodo Cuaternario y abarca los últimos 2.580.000 años de la historia de la Tierra. Este intervalo de tiempo es especial porque señala la aparición del género Homo en África y el comienzo de la glaciación en la que aún estamos inmersos. Así pues, el hilo conductor de la evolución humana son los 52 cambios ambientales cíclicos que han tenido lugar en el marco de esta glaciación (Figura 1), durante la cual se han venido alternando periodos de tiempo intensamente frío en los que las masas de hielo glaciar crecen, con periodos cálidos interglaciares en los que las masas de hielo retroceden o desaparecen de los continentes, tal y como está sucediendo en la actualidad.
Figura 1. Los estadios isotópicos marinos del Cuaternario, conocidos en la jerga científica como MIS (siglas de Marine Isotopes Stages), son periodos cíclicos de clima frío y cálido que han sido establecidos mediante relaciones isotópicas de oxígeno medidas en los caparazones de microorganismos (foraminíferos) marinos. Empiezan a numerarse (1 rojo) desde el comienzo del actual periodo cálido Holoceno (H), y es por ello que todos los números rojos son impares y representan episodios interglaciares, mientras que todos los números azules son pares y representan episodios glaciares. Para no saturar la figura solo se han señalado los 23 primeros y los dos últimos. Basado en Silva et al. (2017).
Vivimos en las postrimerías de un periodo interglaciar que comenzó hace 11.700 años y al que hemos bautizado con el término griego Holoceno (literalmente todo lo reciente). El Holoceno señala el tiempo que ha durado la ventana ambiental de temperaturas relativamente suaves (aún con algunos episodios notablemente fríos, como la Pequeña Edad del Hielo) que nos ha permitido pasar de un mundo de cazadores-recolectores nómadas a crear ciudades, imperios, innovaciones culturales y avances tecnológicos que han desembocado en el mundo tecno-científico globalizado en el que habitamos los seres humanos del siglo XXI.
Parece mucho tiempo porque han pasado muchas cosas importantes, pero en realidad el Holoceno representa menos del 4 % de nuestra historia como especie. Para entenderlo mejor fijémonos en un detalle: la H de Holoceno de la Figura 1 queda justo en el borde porque su representación en la escala gráfico-temporal del Cuaternario (20 cm en la imagen original) ocupa apenas 1 milímetro dado que el 99% de nuestro tiempo en la Tierra ha transcurrido en la prehistoria.
La búsqueda de sentido
Una aclaración contra la creencia popular: llamamos glaciación al intervalo de tiempo de la historia terrestre en la que se forman masas de hielo permanentes en los polos, aunque las masas de hielo continental puedan retroceder hasta desaparecer, o bien todo lo contrario: avanzar y extenderse tal y como sucedió hace entre 30.000 y 20.000 años, durante el Último Máximo Glacial (Figura 2).
Figura 2. Proyección equiárea que permite ver la distribución de las masas de hielo durante el Último Máximo Glacial (MIS 2) en los dos hemisferios. En este tiempo las masas de hielo marino (amarillo) y de hielo terrestre (rojo) avanzaron en ambos hemisferios, lo que supuso un descenso del nivel del mar de hasta 130 metros. Adaptado de Broecker y Denton (1990).
Pudiera parecer que la presencia de masas de hielo permanentes en las regiones polares es un hecho común, pero el registro geológico nos dice que no es así, pues solo ha habido glaciaciones durante el 10% de la historia de la Tierra (Figura 3).
Figura 3. La mayoría de las glaciaciones han tenido lugar en los últimos 900 millones de años, y solo en unas pocas ocasiones el hielo alcanzó la región ecuatorial. Estos episodios extremos se conocen como Tierra Blanca del Período Criogénico (o episodios Snowball Earth). Las glaciaciones más antiguas son las peor conocidas debido al menor registro geológico (vivimos en un planeta que tiende a borrar su historia). La actual glaciación Cuaternaria comenzó a gestarse hace unos 30 millones de años, por eso en la gráfica aparece como Neógena. Actualmente nos encontramos en una de las épocas más frías de los últimos 300 millones de años. Modificado de Anguita (2006).
Un satélite que mida la temperatura de la Tierra desde el espacio registrará una temperatura de -18 ºC en la parte alta de la atmósfera, aunque la temperatura media real de la superficie es de 15 ºC. ¿A qué responde esta diferencia? Llamamos balance radiativo a la relación entre la energía de onda corta procedente del Sol y la radiación de onda larga que sale del sistema climático terrestre. Como podemos ver en la Figura 4, la temperatura en la superficie terrestre depende en esencia del balance que se establece entre los mecanismos que tienden a enfriar el planeta (entre los que destaca el efectoalbedo) y los que tienden a calentarlo (principalmente el efecto invernadero).
Figura 4. De toda la radiación de alta energía procedente del Sol (onda corta en color amarillo) que incide en la parte superior de la atmósfera, un 70% es absorbida por la superficie terrestre y por las nubes, pero el otro 30% es reflejada al espacio por el efecto albedo que ejercen las nubes altas, el polvo atmosférico y los materiales de superficie terrestre. La energía absorbida (onda larga en color rojo) se reemite en forma de calor. Una parte importante de este calor es atrapado por el vapor de agua de las nubes, el metano de origen bacteriano y el dióxido de carbono de los volcanes. Estos gases de efecto invernadero devuelven parte de la radiación a la superficie terrestre calentándola hasta alcanzar los 15 º C de media. Adaptado de Schneider (1989).
Conforme el estudio de la física atmosférica fue avanzando durante el pasado siglo XX, se fueron descubriendo relaciones causa-efecto entre los diversos factores reguladores del clima. La interacción entre ellos hace que el clima terrestre tienda a un equilibrio dinámico, o sea, que cambia según lo hacen las variables que lo controlan. Veamos los dos casos más significativos.
Un bucle para enfriar el planeta…
El principal motor que modula el clima de la Tierra es la radiación que nos llega procedente del Sol, y si por alguna razón disminuye, la consecuencia más probable será una disminución de la temperatura. Un enfriamiento del planeta suele conllevar la formación de nieve y hielo, lo que provoca un mayor albedo de la radiación hacia el espacio. Como podemos ver la Figura 5, el resultado será un bucle de retroalimentación positiva, es decir, una tendencia al enfriamiento.
Figura 5. Relaciones causales (causa-efecto) y el bucle de retroalimentación que tiende a enfriar el planeta. La radiación incidente puede disminuir tanto por cambios en la órbita terrestre como por variaciones en la actividad solar o la presencia de gran cantidad de polvo en la atmósfera (debido a erupciones volcánicas, impactos de asteroides o un aumento de la desertización). La consecuencia es una disminución de la temperatura que favorece la acumulación de hielo y un aumento del albedo, o sea, una disminución aún mayor de la radiación incidente y por tanto un mayor enfriamiento del planeta. Modificado de Calvo, Molina y Salvachúa (2009).
¿Qué procesos enfrían el planeta por cambios en la insolación? Básicamente tres:
1.- Las grandes erupciones volcánicas.
En este caso son las cenizas y los aerosoles de azufre inyectados en las capas altas de la atmósfera los responsables de aumentar el albedo. Se estima que la erupción del monte Tambora (Indonesia) en 1815, enfrió la Tierra entre 0.5 y 0.7ºC durante 3 años.
2.- La disminución de la energía emitida por el Sol.
El ejemplo más reciente es el llamado Mínimo de Maunder, período comprendido entre 1645 y 1715 durante el cual las manchas solares desaparecieron. Este hecho coincide con uno de los episodios más fríos de la Pequeña Edad del Hielo,durante el cual la temperatura media del hemisferio Norte disminuyó hasta en 1 ºC.
3.- Los ciclos astronómicos de entre 23.000 y 100.000 años de duración.
Conocidos como Ciclos de Milankovitch, influyen en la excentricidad de la órbita terrestre, así como en la orientación e inclinación del eje de rotación. Estas perturbaciones apenas cambian la energía solar media anual que llega a la Tierra, pero alteran la distribución geográfica y estacional de la energía solar incidente hasta en un 20%, lo que afecta a la formación y fusión de las capas de hielo, y con ello al albedo.
…Y otro bucle para calentarlo
A largo plazo las erupciones volcánicas tienden a calentar el planeta debido a las emisiones de dióxido de carbono (CO2), el gas responsable del efecto invernadero que más tiempo permanece en la atmósfera. El aumento de la temperatura provoca un incremento de la evaporación, es decir, la formación de nubes de vapor de agua que también retienen el calor por el mismo motivo.
Figura 6. Los bucles de retroalimentación vinculados con el efecto invernadero, tanto por el aumento de la nubosidad (H2O vapor) como por los cambios asociados a la actividad volcánica (CO2) y la actividad biológica, principalmente metano (CH4) y óxidos de nitrógeno (N2O). El aumento de la temperatura provoca más evaporación y nubosidad, y por consiguiente un mayor efecto invernadero. Si bien la nubosidad tiende a calentar rápidamente la superficie terrestre, procesos como la lluvia tienden a retirar el vapor de agua y el CO2 de la atmósfera, estabilizando así el efecto invernadero a corto plazo. Modificado de Calvo, Molina y Salvachúa (2009).
La principal razón por la que la temperatura no se dispara con el efecto invernadero que ejercen las nubes es porque apenas permanecen unos días en la atmósfera. A escalas de tiempo superiores a los 500.000 años el principal modulador del efecto invernadero es el llamado ciclo geológico del carbonato-silicato (Figura 7).
Figura 7. El ciclo geoquímico del carbonato-silicato comienza cuando el CO2 presente en la atmósfera, por acción volcánica o de los seres vivos, se disuelve en el agua de lluvia y reacciona químicamente con rocas que contienen silicatos (como el granito, por ejemplo). Estas reacciones liberan iones de calcio y bicarbonato que los ríos transportan hasta el océano, donde serán usados por los organismos para construir caparazones de carbonato cálcico y la formación de calizas en aguas poco profundas. Los caparazones de muchos organismos pasan a formar parte del sedimento del fondo marino, donde se irán depositando. En el contexto de la tectónica de placas, estos sedimentos terminarán en márgenes continentales donde el vulcanismo asociado a la subducción volverá a liberar el CO2 a la atmósfera.
¿Qué procesos enfrían el planeta por disminución del efecto invernadero?
Básicamente dos:
1.- Por efecto del calentamiento climático. Se da la paradoja de que a largo plazo el aumento de la temperatura media produce también un aumento de la temperatura de los océanos y con ello de la evaporación y de la formación de nubes y las consecuentes precipitaciones. Esto provoca un aumento de la erosión de rocas silíceas y por tanto la eliminación de CO2 dela atmósfera, disminuyendo así el efecto invernadero. En este sentido la erosión de la meseta del Tíbet, cuyos ríos aportan el 25% de los sedimentos que cada año llegan a los océanos, puede haber contribuido notablemente al enfriamiento de la Tierra durante los últimos 20 millones de años.
2. La precipitación de grandes cantidades de carbonato cálcico (CaCO3) inducido biológicamente en las plataformas marinas someras (formando arrecifes coralinos y caparazones), retira una gran cantidad de CO2 de la atmósfera, que se incorpora a la corteza terrestre en forma de roca caliza.
La redistribución del calor
Buena parte del calor que retiene la atmósfera por el efecto invernadero es redistribuido por las corrientes marinas superficiales por todo el planeta. Hace 55 millones de años, durante el Eoceno, la distribución de las masas continentales era muy diferente de la actual (Figura 8). África y el subcontinente indio aún no se habían unido a Eurasia, Norteamérica era un continente independiente y Sudamérica se encontraba más cerca de la Antártida. Esta configuración permitía que las corrientes oceánicas circunvalaran el planeta cerca del ecuador, redistribuyendo el calor de forma tan eficaz que la Antártida estaba poblada por bosques templados.
Figura 8. Disposición de los continentes hace unos 55 millones de años. Las flechas rojas señalan la dirección y sentido de las principales corrientes que redistribuían el calor por todo el planeta, suavizando notablemente las temperaturas. Este período de temperaturas cálidas se conoce como Óptimo Eoceno. Adaptado de Blakey (2020) y Anguita (2005).
El proceso de enfriamiento global que llega hasta la actualidad pudo comenzar hace 55 millones de años, cuando el desplazamiento de África hacia el norte cerró el paso de la corriente ecuatorial. Unos 25 millones de años después la Antártida se separó de Sudamérica y Australia, quedando aislada y rodeada de corrientes que la enfriaron hasta cubrirla de hielo (Figura 9). El proceso de reconfiguración de las corrientes culminó hace casi 3 millones de años, cuando el cierre del istmo de Panamá interrumpió definitivamente la circulación oceánica ecuatorial entre los océanos Atlántico y Pacífico, impidiendo así una redistribución eficaz del calor entre las principales masas de agua del planeta, lo que desencadenó el enfriamiento climático global que caracteriza al actual Periodo Cuaternario.
Figura 9. La Antártida no siempre ha sido el continente blanco que conocemos hoy. Hace 25 millones de años estaba poblada por bosques, pero hace 15 millones de años quedó cubierto por un casquete glaciar permanente parecido al actual. ¿Qué sucedió? Todo parece indicar que un lento pero inexorable deterioro climático avanzó conforme la deriva continental modificaba el patrón de corrientes oceánicas y con ello la redistribución del calor en el planeta. Este proceso culminó hace 3 millones de años con la formación de masas de hielo permanentes también en el hemisferio Norte. Fotografía cedida por Iván Pérez López.
Los cambios abruptos
Una pregunta inquietante: ¿podría sobrevenir un periodo frío como resultado de un aumento de la temperatura media del planeta? Este es el argumento de la película de ciencia ficción neocatastrofista The Day After Tomorrow (El día de mañana, en España), dirigida por Roland Emmerich en 2004. La respuesta es…. (¡Atención, spoiler!)… sí. El argumento científico que se esgrime es que un parón en la circulación oceánica profunda puede desencadenar un reajuste climático que enfríe notablemente el hemisferio norte. ¿Tiene sentido?
Esta hipótesis fue inicialmente planteada por los geólogos Wallace Smith Broecker y George H. Denton, quienes desarrollaron en los años 80 del pasado siglo el modelo de circulación oceánica profunda que transporta agua y energía a través de las cuencas oceánicas del planeta (Figura 10).
Figura 10. La circulación oceánica profunda (flecha blanca) se produce por las variaciones en la densidad del agua y la acción de la gravedad terrestre. Las aguas más frías y densas del Océano Ártico tienden a hundirse y desplazarse bajo las más cálidas y menos densas. La densidad del agua está condicionada por su temperatura (termo-) y por su salinidad (-halina). Es por ello que el conjunto de las corrientes que tienen lugar en la profundidad de los océanos se conoce como Circulación Termohalina. El calor que este proceso cede a la atmósfera afecta tanto al sistema de corrientes cálidas (en rojo) como frías (en azul). Fuente: Instituto de Tecnologías Educativas.
El motor que mantiene la Circulación Termohalina en movimiento se encuentra en el Atlántico Norte, donde cada año las aguas salinas se enfrían bruscamente y se hunden hasta el fondo oceánico. Este proceso implica un caudal de 5 millones de metros cúbicos por segundo (casi 400 veces más que la mayor de las cataratas) desplazándose a 1,4 metros por segundo hasta una profundidad abisal de 3.500 metros. Semejante movimiento libera entre 500 y 700 millones de megawatios, lo que traducido en calentamiento atmosférico de Europa noroccidental equivale a entre 5 y 10 ºC más que si esta corriente no existiera.
Si por algún motivo esta corriente se parara, en pocos años las temperaturas medias para buena parte de Europa caerían en picado hasta vernos inmersos en una nueva Edad del Hielo. Y lo sabemos porque ya ha sucedido.
En 1989 Broecker y Denton propusieron que este fue el proceso que desencadenó el Younger Dryas, un intenso y rápido episodio de enfriamiento climático que tuvo lugar hace 12.800 años y que retrasó en más de 1.000 años la llegada del Holoceno, o sea, el periodo cálido que ha permitido nuestro desarrollo cultural y tecnológico. Pero, ¿cómo sucedió? El aumento de la temperatura del planeta tras la glaciación produjo un calentamiento de los océanos y la fusión de las masas de hielo, que aportaron una gran cantidad de agua dulce al Atlántico Norte. El resultado fue una disminución considerable de la salinidad y, con ello, de la densidad. Esto produjo un parón de las corrientes profundas y el consiguiente desequilibrio en la trasferencia de calor a la atmósfera, desencadenando así un enfriamiento brusco del Hemisferio Norte. Según los autores, este proceso, lejos de ser un episodio puntual, podría haber tenido un papel relevante en los 54 cambios climáticos acontecidos durante el Cuaternario (tal y como vimos en la Figura 1).
Conclusión provisional
Para indagar en los procesos naturales que enfrían la Tierra, además del balance radiativo, el albedo y el efecto invernadero, el ciclo del carbonato-silicato, la deriva continental, la distribución de las corrientes oceánicas superficiales, la corriente termohalina, la dinámica solar, los grandes eventos volcánicos y los Ciclos de Milankovitch; debemos tener en cuenta el papel de otras variables que apenas hemos mencionado, como el papel de la Biosfera y de los impactos de asteroides, por poner dos ejemplos.
Si algo podemos concluir es esto: el sistema climático terrestre es tan complejo, y son tantas las variables involucradas, que resulta imposible tratar de reducir a una única causa el origen de un proceso tan complejo como es una glaciación.
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Broecker, W.S: y Denton, G.H. (1989). The role of ocean-atmosphere reorganizations in glacial cycles. Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 53, pp. 2465-2501.
Calvo, D.; Molina, M.T. y Salvachúa, J. (2009). Ciencias de la Tierra y Medioambientales. McGraw-Hill, Madrid.
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Riesgos geológicos actuales, las catástrofes naturales y cómo nos afectan, de Javier Elez para 
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