La superficie de la Tierra, I: Un vistazo a un mundo cambiante
Por José Lugo Hubp
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La superficie de la Tierra, I - José Lugo Hubp
Orozco.
I. La superficie de la Tierra
GENERALIDADES
El hombre habita la superficie de la Tierra, en ella realiza su actividad diaria y obtiene los recursos fundamentales: el agua, los alimentos, los materiales para la construcción y muchos minerales útiles. Ha sido siempre motivo de preocupación el origen del mundo en que vivimos, sus dimensiones, su constitución interna, etc. Hoy día contamos con una información valiosa sobre estos temas, en algunos casos definitiva, en otros solamente en proceso de desarrollo.
Hasta principios de los años sesenta, en los libros de geografía de la escuela primaria se demostraba la forma esférica de la Tierra con los ejemplos bien conocidos de los eclipses, del barco que se aleja o acerca con respecto al horizonte, etc. A mediados de la misma década el asunto se volvió más simple: las imágenes obtenidas desde el exterior sustituyeron a las explicaciones antiguas.
El concepto de espacio se hizo más accesible y las distancias menores. En la pantalla de un televisor se puede observar un espectáculo que se realiza a miles de kilómetros de distancia, o el recorrido de hombres o robots en la superficie lunar. En otras épocas, el tamaño del mundo era el de la superficie que dominaban los habitantes de una determinada región. Los fenómenos naturales que los afectaban eran de carácter mundial. Una gran inundación podía transformarse en la leyenda del diluvio universal, un terremoto o la erupción de un volcán eran el presagio del fin del mundo.
Con el descubrimiento de América, en la agonía del siglo XV, el mundo se hizo más grande, y en la época de los satélites artificiales, más pequeño. Hoy día la velocidad de las comunicaciones aumenta, sea por los modernos medios de transporte, por el teléfono, el fax o el correo electrónico.
De los 510 millones de kilómetros cuadrados de la superficie de la Tierra, 361 (70.8%) están cubiertos por el agua de los océanos; el resto es tierra firme. El punto más alto es la cima del Everest, 8 848 metros sobre el nivel del mar (msnm), mientras que el más bajo conocido se encuentra en la trinchera de las Marianas y posee 11 022 m de profundidad con respecto al nivel del mar. De esta manera, hay aproximadamente 20 km de diferencia vertical entre puntos extremos.
Si el concepto de espacio ha sido asimilado con dificultad por el hombre, mucho más difícil lo ha sido el del tiempo. Es natural que limitemos la vida de la naturaleza a nuestra escala de comprensión. La vida humana tiene un promedio de 70 años y la historia difícilmente registra lo sucedido hasta hace sólo 3 000 años. Todos los pueblos han tratado siempre de explicar el origen del mundo y, a falta de elementos para ello, lo atribuyeron a la voluntad de divinidades poderosas. A partir del siglo XVIII surgieron atrevidas hipótesis sobre el origen, edad de la Tierra y dimensiones del Universo, en una lucha heroica contra el oscurantismo que dominaba en Europa.
Los primeros conceptos científicos sobre el origen de la Tierra los expusieron Kant y después Laplace en el siglo XVIII, y a partir de ellos se desarrolla la astronomía moderna. Buffon propuso en 1759 una edad mínima de 75 000 años para la Tierra, herejía que escandalizó a la autoridad eclesiástica. Avanzando gradualmente, con uno que otro tropiezo, la geología actual ha llegado a establecer que la Tierra tiene una edad aproximada de 4 500 millones de años (m. a.).
Otro problema es el origen de las irregularidades de la superficie terrestre. La ciencia moderna tiene que dar respuesta a interrogantes como éstas: ¿Cómo se formaron las montañas? ¿Por qué hay fosas profundas en los océanos? ¿Por qué existen continentes y océanos? La explicación puede hacerse en forma simple: las deformaciones de la superficie terrestre son una manifestación de los procesos que ocurren en el interior (endógenos) y en el exterior de la Tierra (exógenos), y se deben a la propiedad del movimiento permanente de la materia. La erupción de un volcán, un sismo, la deformación de las capas de rocas que constituyen las montañas son manifestaciones de la actividad interna; la lluvia, el viento, los cambios de temperatura, las olas marinas son ejemplos del movimiento de la materia en el exterior.
Los procesos internos se encargan de crear las grandes formas del relieve terrestre: los continentes, los sistemas montañosos, las depresiones oceánicas, etc. Los procesos externos, relacionados con el clima y la fuerza de la gravedad, nivelan este relieve: las montañas son rebajadas y las depresiones rellenadas con sedimentos. Ambos fenómenos poseen velocidades determinadas. El relieve terrestre es el resultado de la lucha de procesos antagónicos internos y externos.
Si dejara de existir la actividad endógena, la superficie de la Tierra se volvería homogénea: el proceso de destrucción de las montañas sería continuo e irreversible. Prácticamente no existe porción estable. La actividad interna se manifiesta en grandes territorios por movimientos de ascenso, de hundimiento o de desplazamiento horizontal. Se producen con una velocidad variable, de milímetros a metros por siglo; lo mismo los procesos exógenos.
Las altas montañas se han formado por ascensos de mayor velocidad que la erosión que las destruye; las fosas profundas de los océanos, y algunas de los continentes, resultaron por un hundimiento cuya velocidad es muy superior a la de la acumulación de sedimentos que se encargan de rellenarla.
Al establecerse la geología, ciencia que estudia la Tierra, a mediados del siglo XIX, quedó claro para los científicos de la época que estos procesos endógenos habían actuado con notable intensidad en determinadas etapas de la vida de nuestro planeta, pero no se consideró que fueran permanentes y que en la actualidad se manifestaran en algunas regiones. No se tenían suficientes elementos para llegar a tales conclusiones.
La geología evoluciona tanto por las observaciones directas que en la naturaleza hacen los especialistas, como por el avance de otras ciencias. La física de Newton permitió elaborar nuevas teorías sobre la estructura interna de la Tierra; la química de Lavoisier influyó en un mejor conocimiento de las rocas y los minerales; los conceptos evolucionistas de Darwin fueron aplicados en la geología.
Para fines del siglo XIX y principios del XX, la física y la química se transforman con los descubrimientos de la radiactividad, de los rayos X y de la estructura atómica. La geología aplica métodos cuantitativos y su alianza con otras disciplinas da origen a terceras: la geofísica y la geoquímica son las principales; de la unión de la geología y la geografía física surgió la geomorfología, ciencia o disciplina del relieve terrestre. El estudio y comprensión de éste se basa en una trilogía: agente, proceso y forma. El primero es el sujeto que lleva a cabo una acción (el agua de los ríos, el viento, el magma, etc.); el proceso es la acción que realizan los agentes: erosión (destrucción), acumulación, volcanismo, etc.; la forma es el resultado, el objeto: valles, dunas, deltas, volcanes, etcétera.
II. La Tierra
ALGUNOS DATOS SOBRE SU ESTRUCTURA Y EVOLUCIÓN
Las rocas que constituyen nuestro planeta están dispuestas desde el centro del globo hasta la superficie, de mayor a menor densidad. Esto es algo que se ha inferido a partir de las leyes de la física, de la composición de los meteoritos y del estudio de las ondas que producen los sismos, mismas que se propagan a través de la Tierra y cuyo estudio ha permitido a los geofísicos determinar que a profundidades más o menos constantes sufren cambios bruscos en su velocidad, lo que se relaciona con zonas donde se producen también bruscas transformaciones en la composición de las rocas, en su densidad y temperatura. Así, se han definido dos capas gigantescas, el manto y el núcleo y cada una ellas subdividida en dos (figura II.1). Por encima del manto se encuentra la capa superior, comparativamente muy delgada, la corteza terrestre.
FIGURA II.1. Estructura interna de la Tierra.
En la medida en que se desciende al interior de la Tierra, la temperatura aumenta en un promedio de 3°C por cada 100 m, hecho que fue observado desde el siglo XIX en minas profundas. Pero este incremento gradual, conocido como gradiente geotérmico, no se mantiene en esa proporción, sino que, a unos cuantos kilómetros, debe descender; de lo contrario, en la porción profunda del núcleo las temperaturas serían extraordinarias, del orden de 15 0000°C. Actualmente se considera que deben de ser de un máximo de 6 000°C. El valor del gradiente geotérmico es muy variable: en algunas zonas volcánicas alcanza 90°C/km, mientras que en otras es de 6°C/km. El calor interno que llega a la superficie terrestre se atribuye fundamentalmente a los elementos radiactivos —todavía abundantes en la constitución de nuestro planeta— y se mide por la cantidad del mismo que atraviesa una superficie en un tiempo determinado: es el flujo térmico o flujo calorífico y se expresa en calorías por centímetro cuadrado por segundo.
Los sismos producen dos tipos principales de ondas que se propagan en el interior de la Tierra de distinta manera. Son conocidas por los múltiples registros que se han hecho en las estaciones sismológicas en distintos puntos del mundo. Las ondas p (primarias), más rápidas, se difunden en un ambiente sólido, líquido o gaseoso; las ondas s (secundarias) sólo aparecen en los sólidos.
La corteza terrestre
La corteza terrestre es la capa superior. Tiene un grosor variable que alcanza un máximo de 75 km bajo la cordillera del Himalaya, y se reduce a menos de 7 km en la mayor parte de las zonas profundas de los océanos. En uno y otro caso la corteza es distinta, lo que permite diferenciarla entre continental y oceánica (figura II.2).
La estructura de la corteza continental es la siguiente:
1) Su capa superficial es un conjunto de rocas sedimentarias, con un grosor máximo de 20-25 km, que se forma esencialmente en el fondo del mar por la acumulación de sedimentos (fragmentos rocosos cuyo tamaño va de fracción de milímetro a metros) en distintas etapas de la historia geológica. La edad más antigua de estas rocas es de hasta 3 800 m. a., y hay porciones de la corteza donde dichas rocas no existen, o son capas muy delgadas.
FIGURA II.2. Estructura de la corteza terrestre.
2) Por debajo de la capa de rocas sedimentarias existen (en muchas regiones a partir de la superficie) rocas del tipo del granito, formadas por enfriamiento de magma y constituidas esencialmente por cuarzo y feldespatos (minerales en los que predominan los silicatos de aluminio y potasio, con otros elementos asociados, principalmente sodio y calcio). Se calcula que, bajo los sistemas montañosos, el grosor de esta capa es de más de 30 kilómetros.
3) La tercera capa rocosa, que subyace a la anterior, se ha inferido como semejante a los basaltos, rocas magmáticas con menor cantidad de sílice que los granitos y que debe tener un grosor general de 15 a 20 km, con incrementos de hasta 40 kilómetros.
A diferencia de