¿Qué edad tiene la Tierra?
Uno de los hechos que se presenta de manera muy clara en los libros de ciencias y en artículos de revistas y periódicos es que la tierra tiene unos 4600 millones de años más o menos. Pero de lo que no hablan es de cómo saben que la tierra es tan antigua. Por entonces no había nadie, así que, ¿cómo consiguieron los «relojeros» contar todos los eones, eras, periodos y edades que hay entre medias?
Los griegos tenían sus teorías (como veréis en el libro, hubo poco que se les escapase). En el siglo V a. C., el historiador griego Herodoto hizo una de las primeras observaciones geológicas de las que tenemos constancia. Al encontrar conchas fosilizadas tierra adentro en lo que ahora es parte de Egipto y Libia, dedujo correctamente que el mar Mediterráneo se había extendido en una ocasión sobre gran parte de la tierra hacia el sur. Desafortunadamente, esta idea no interesó a muchos, de modo que ningún otro historiador o científico hasta el siglo XVII exploró por qué las conchas se encontraban tierra adentro, ni tampoco nadie llevó a cabo trabajos concluyentes sobre cómo y cuándo se formó el planeta.
Hoy en día los científicos entienden la edad de la tierra lo suficiente como para haber creado una escala de tiempo geológico, que es el método común usado para dividir la larga historia natural del planeta en periodos manejables. (Sin embargo, debido a que las unidades temporales son muy extensas, los geólogos suelen hablar en términos de superior/anterior e inferior/posterior para ciertos periodos temporales).
Diversos periodos en la escala se establecen a menudo debido a grandes sucesos geológicos o paleontológicos tales como extinciones en masa. Los primeros en medir la edad de la tierra lo hicieron usando un tiempo relativo: solo podían asegurar que ciertas cosas eran más antiguas que otras. Más tarde, la tecnología permitió a los científicos evaluar de mejor modo el tiempo absoluto. Imaginad que el tiempo relativo son subdivisiones físicas de las rocas encontradas en la estratigrafía de la tierra, y el tiempo absoluto como la medida que determina el tiempo real que ha expirado. Las extinciones en masa marcarían las separaciones entre los periodos temporales. Mientras la tierra cambiaba, los organismos que pudieron sobrevivir también cambiaron.
La historia de la tierra se divide en un grupo jerárquico de divisiones. En orden descendente los periodos temporales son: eones, eras, periodos, épocas y edades. Los dos primeros eones son el eón Hadeico (4600-3800 millones de años), sin evidencias de vida, y el eón Arcaico (3800-2500 millones de años), con signos de bacterias y algas verdeazuladas. Entonces entramos en los eones «-zoicos»; la terminación zoico deriva de la raíz zoo que significa «animal». El eón Proterozoico (2500-542 millones de años) señala el tiempo en el que comenzaron los protistas, las algas y criaturas de cuerpos blandos (como lombrices y otros animales sin esqueleto). El eón Fanerozoico (aproximadamente hace 545 millones de años) originalmente se identificó como el momento en el que la vida comenzó, pero más tarde los científicos comprendieron que fue cuando los animales evolucionaron para desarrollar conchas o esqueletos internos que permitían la formación de fósiles más fácilmente identificables. El eón Fanerozoico incluye tres eras que son especialmente importantes para nosotros:
Como en la mayoría de los desarrollos científicos, la habilidad para fechar la tierra fue descubierta no por una sola persona, sino por una sucesión de personas que avanzaron a partir de lo que otros habían descubierto.
Sorprendentemente, los dientes de tiburón fueron una de las primeras pistas para conocer la historia de la tierra. En el siglo diecisiete, Nicolas Steno (1638-1686), un académico danés que estudiaba medicina, se mudó a Florencia, Italia, donde obtuvo una posición oficial con el Gran Duque de Toscana, Ferdinando II. Después de que dos pescadores pescaran un tiburón especialmente grande en 1666, el Duque Ferdinando ordenó que enviaran la cabeza del tiburón a Steno para que la diseccionara. El estudio de Steno de los dientes del tiburón lo condujo a señalar la similitud con ciertos objetos de piedra, «lenguas de piedra», que había observado en algunas rocas. Señaló que las lenguas de piedra en las rocas, no es que parecieran dientes de tiburón, sino que lo eran. Pero ¿qué hacían incrustados en rocas alejadas del mar? Aunque no fue el primero en observar que estas «rocas» habían sido en un tiempo organismos vivos (lo que ahora conocemos como fósiles), esta conexión condujo a Steno a un examen más atento de la posibilidad y también comenzó a explorar cómo un objeto sólido como una lengua de piedra podía encontrarse dentro de otro objeto sólido como una capa de roca.
En 1669 Steno pudo describir dos principios biológicos básicos. El primero afirmaba que la roca sedimentaria se aposenta de manera horizontal (en estratos). El segundo era que la roca más joven se encuentra encima de la más antigua y aparece en ese orden a menos que las capas sean más tarde alteradas por la formación de una montaña o una cueva. Se trataba de una gran contribución a la ciencia y se llamó la ley de la superposición de Steno (ahora conocida como el principio de superposición).
Como podréis haber adivinado, el descubrimiento de Steno fue una medida de tiempo relativo, no de tiempo absoluto. Por principio, dos capas de roca pueden haberse formado con una diferencia de millones de años o de miles de años. Pero en los tiempos de Steno, los científicos no tenían forma de concluir el tiempo exacto de cuándo habían ocurrido estos fenómenos.
Durante este tiempo, un profesor de minería y mineralogía muy influyente, Abraham Gottlob Werner (1749 ó 50-1871), enseñaba en Alemania. Werner utilizó su educación en minas para desarrollar técnicas para la identificación de rocas y minerales. Determinó que las diferentes clases de rocas se formaron en periodos diferentes y defendió la clasificación de las rocas de la tierra en cinco grupos: primitivas (rocas antiguas sin fósiles que se creía eran anteriores al diluvio bíblico), transición (los primeros depósitos del océano), secundarias (rocas que contienen fósiles), aluviales o terciarias (sedimentos que se creía se depositaron tras el diluvio) y volcánicas (asociadas con las erupciones volcánicas).
Debido a que Werner era muy respetado, los estudiantes venían de toda Europa a estudiar con él. Sus ideas clasificatorias fueron muy conocidas, algo positivo ya que los científicos pudieron continuar con el proceso de clasificación, y sus esfuerzos establecieron las bases para las clasificaciones que aún se usan hoy en día.
Sin embargo, aunque la popularidad de Werner puso a los científicos en el camino correcto en un área, permitió que confundiera a sus seguidores en otro aspecto. Werner defendió una visión neptuniana de la tierra, afirmando que en un tiempo había habido un océano que lo cubría todo (como resultado del diluvio universal) que depositó todas las rocas y minerales a lo largo de la corteza terrestre. La visión de Werner se oponía radicalmente a la de los plutonistas, que creían que los volcanes y los terremotos contribuyeron a cambiar la faz del planeta. Hacia finales del siglo dieciocho y bien entrado el siglo diecinueve, hubo una batalla furiosa entre estas dos fuerzas contrarias, y la gran posición de respeto de Werner dio gran crédito a lo que luego resultó ser una teoría errónea.
La historia de la tierra aún esperaba a ser contada.
Como podréis haber notado, aquellos que hicieron descubrimientos sobre la tierra llegaron a este trabajo desde diferentes campos, y James Hutton (1726-1797) no fue una excepción. La geología aún no era un campo de estudio y Hutton, que nació en Edimburgo, se había preparado para ser médico. Sin embargo, la herencia de una pequeña granja en Berwickshire cambió el rumbo de su vida. Mientras aprendía las labores de la granja, comenzó a intrigarse con el estudio de la superficie de la tierra, y finalmente volvió a Edimburgo a dedicar su tiempo a la mineralogía y a rastrear los orígenes de varios minerales y rocas.
Apoyándose en el trabajo de científicos de Italia, Hutton imaginó un colosal levantamiento necesario para formar la tierra tal y como la conocemos. Creyó que las capas de roca actuales se forman debido a tremendos cambios en la superficie terrestre. Las teorías de Hutton comenzaron a combatir las creencias de los neptunistas de que todas las rocas fueron distribuidas por el diluvio universal. Hutton también se convenció de que el calor subterráneo podía levantar capas de roca, causando la dislocación de estratos y la posibilidad de que el agua o la roca fundida pudiesen viajar a través de venas creadas durante el levantamiento para reformar la superficie terrestre. El concepto más importante que defendió fue el del uniformitarianismo, es decir, que los procesos geológicos naturales son uniformes en frecuencia y en magnitud a lo largo del tiempo. En otras palabras, los cambios que ocurren hoy en día son muy parecidos a los ocurridos en el pasado, y por lo tanto, los fenómenos geológicos pueden ser interpretados basándonos en observaciones actuales. (Esto iba en contra de las ideas de los catastrofistas, que creían que un solo cataclismo, como una gran inundación mundial, causó la estructura actual del planeta y que poco cambió después).
Hutton también sostuvo la idea de que las rocas podían clasificarse de acuerdo con la edad relativa. Cada capa representa un intervalo específico de tiempo geológico, siendo la más profunda la más antigua. Aunque estas ideas son obvias para nosotros, representaban un razonamiento revolucionario hace doscientos años. Por supuesto, en aquella época sabían que no había forma de medir el tiempo entre los depósitos de rocas.
Hutton escribió sus ideas en una conferencia (Theory of the Earth, or an Investigation of the Lazos Observable in the Composition, Dissolution and Restoration of Land upon the Globe; Teoría de la tierra o una investigación de las leyes observables en la composición, disolución y restauración de la tierra sobre el globo) dada en la Royal Society de Edimburgo en 1785. Aunque el razonamiento de Hutton era brillante, su escritura era densa y difícil de entender, de modo que hizo falta el esfuerzo de un amigo, John Playfair, profesor de la Universidad de Edimburgo, para hacer que la información fuese comprensible en un libro que publicó cinco años después de la muerte de Hutton: Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth [Ilustraciones de la teoría huttoniana de la tierra].
William Smith (1769-1839), un ingeniero civil y topógrafo británico, nació en una familia de granjeros de Oxfordshire, Inglaterra, y a menudo es considerado como uno de los mejores geólogos de antaño debido a su cuidadosa observación de las rocas. Estudió para convertirse en topógrafo, lo cual le dio la oportunidad de viajar por toda Inglaterra estudiando las rutas de los canales. En su trabajo, Smith y otros topógrafos necesitaron entender las rocas a través de las cuales se iban a excavar los canales. Esto condujo a Smith a observar que los fósiles encontrados en una sección de roca sedimentaria siempre estaban en cierto orden desde la parte inferior a la superior de esa misma sección. Esta apariencia ordenada era recurrente sin importar la parte de Inglaterra donde se encontrase. Como resultado, a Smith se le atribuye el principio de sucesión de fauna, que reza que estratos de diversas localizaciones pueden estar relacionados por la disposición de los fósiles en una secuencia definida. Smith fue el primero en crear mapas geológicos usando los fósiles como herramienta para cartografiar el orden estratigráfico de las capas, no su composición.
Charles Lyell (1797-1875), un científico británico a quien a menudo se le llama el padre de la geología moderna, escribió Principies of Geology [Principios de geología] (publicado entre 1830 y 1833) y demostró que la tierra ha cambiado lentamente y gradualmente a lo largo de las edades y sigue aún cambiando.
Lyell nació en Escocia y tras estudiar derecho, abandonó tal campo para explorar la geología. Él y John Playfair eran grandes defensores de la, hasta entonces, controvertida idea uniformista de Hutton: que la tierra se formaba por fuerzas de lentos movimientos que actuaban sobre ella a lo largo de extensos periodos de tiempo.
Hacia mitad del siglo diecinueve, la obra de Lyell Principios de geología se había convertido en un texto muy influyente y por sus esfuerzos, Lyell fue nombrado caballero en 1848 y baronet en 1864. Uno de sus mejores amigos era Charles Darwin, y aunque Lyell no se adhirió por completo a la teoría de la selección natural de Darwin, sí apoyó los esfuerzos de su amigo en El origen de las especies. El hecho es que el impulso de Lyell por entender la extensión de la escala del tiempo geológico (ahora sabemos que es mayor de lo que creyó Lyell) fue absolutamente clave para permitir una seria consideración de la teoría de la selección natural de Darwin. Solo con un marco temporal tan extenso podía pensarse en un proceso evolutivo como el descrito por Darwin.
Tras la época de Lyell y durante cien años o así, la edad de la tierra y de los estratos de roca fue objeto de gran debate. Los creacionistas creían que el lapso temporal era de tan solo unos miles de años; otros sugerían lapsos temporales muy superiores. Finalmente, ciertos avances en la segunda mitad del siglo veinte permitieron la datación radioactiva (la medición de la desintegración radioactiva) que ofrecía fechas relativamente estables para los horizontes geológicos.
El científico que aportó el sistema de datación por radiocarbono fue Willard Libby (1908-1980), un nativo de California que llegó a profesor de universidad. Estaba fascinado por el estudio de la radioactividad y en sus inicios trabajó mucho con contadores Geiger.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Libby se unió al Proyecto Manhattan y fue responsable de trabajar con el uranio-235 que se usó en la bomba atómica arrojada sobre Hiroshima. Tras la guerra, volvió a Berkeley para enseñar y comenzó a estudiar el carbono-14 radioactivo (descubierto por otro científico en 1940). En 1947 Libby observó que las plantas absorben parte de estas trazas de carbono-14 durante la fotosíntesis. Una planta viva absorbe la misma cantidad de C-14 en la fotosíntesis de la que naturalmente se desintegra y se convierte en N-14 (nitrógeno-14). Esto significa que la cantidad de C-14 permanece constante, y ya que los animales comen plantas, tendrán la misma cantidad constante de C-14 en sus cuerpos. (Lo mismo ocurre con los seres humanos). Sin embargo, una vez que la planta muere, no puede absorber más carbono, y el carbono-14 que contiene se desintegra a una velocidad predecible. Encontrando la concentración de carbono-14 que queda en los restos de plantas, Libby descubrió que podía calcular cuánto tiempo había pasado desde la muerte de la planta.
Comenzó comprobando su proceso en objetos de una edad conocida. Pronto descubrió que podía establecerse una edad fiable para artefactos basados en el carbono (madera, pieles, textiles) de hasta 45 000 años de antigüedad ya que el carbono-14 desaparece átomo por átomo a un ritmo muy exacto. Esto ha permitido la estimación de la edad de las momias egipcias y de asentamientos prehistóricos, entre otras cosas. En 1960 se le concedió el Premio Noble de Química por haber liderado el equipo que desarrolló la datación por carbono-14.
Este sistema de datación ha sido fundamental para cartografiar la historia humana. Sin embargo, objetos de más de 45 000 o 50 000 años de antigüedad no tienen suficiente carbono-14 para ser medido, de modo que ahora los científicos han descubierto que pueden usar técnicas similares usando isótopos radioactivos con un periodo de semidesintegración mayor que el carbono-14. De entre los más usados actualmente están el potasio-40 con un periodo de semidesintegración de 1250 millones de años, el uranio-238 con un periodo de semidesintegración de 4500 millones de años, y el rubidio-87 con un periodo de semidesintegración de 49 000 millones de años.
Toda esta información sobre los modos para determinar la edad de la tierra nos devuelve a la pregunta inicial: ¿Cómo sabemos la edad de la tierra?
En este punto, no hay manera de señalar con exactitud la edad de la tierra porque se piensa que las rocas más antiguas han sido recicladas o destruidas por el proceso de tectónica de placas (véase el capítulo 2). Sin embargo, los científicos han podido determinar la edad probable del sistema solar, y por lo tanto han podido calcular la edad de la tierra asumiendo que esta y el resto de cuerpos sólidos del sistema solar se formaron a la vez. (Es de hecho más fácil datar a la luna pues no se ha visto alterada por movimientos tectónicos y la mayoría de sus rocas más antiguas están disponibles). Aunque los científicos han encontrado rocas en la tierra de 4030 millones de años de antigüedad (en el noroeste de Canadá), se piensa que la tierra tiene de hecho 4600 millones de años que, basándonos en lo que conocemos del universo, concordaría con los cálculos actuales de entre 11 000 y 13 000 millones de años de la Vía Láctea y entre 10 000 y 15 000 millones de años la edad del universo.
Pero estad atentos por si hubiese novedades. En 1933 se creía que la tierra solo tenía 2000 millones de años. Los nuevos métodos y avances científicos en la tecnología pueden cambiar este cálculo sobre el «cumpleaños» de la tierra en cualquier momento. (Todos los cambios o modificaciones de la escala temporal son supervisados por la Comisión Internacional de Estratigrafía).
Y aunque la escala del tiempo geológico es, en gran medida, un trabajo en continuo progreso, uno de los elementos con el que los científicos han estado satisfechos es que mientras que en los setenta el refinamiento de las mediciones de las edades durante el Periodo Terciario (una división mayor de la Era Cenozoica, la más reciente de las eras geológicas) solía variar entre un veinte y un treinta por ciento; ahora varía en cantidades mucho menores (un cinco por ciento), lo cual significa que la precisión de los procesos va mejorando.
Wegener defendió que una tierra llamada Lemuria unió en algún momento a la India, Madagascar y África, y que esto explicaría la generalizada distribución del lémur y del hipopótamo. El hecho de que marsupiales como el canguro y la zarigüeya se encuentren en Australia y las Américas hizo que Wegener también uniera a Australia con la distante Sudamérica.