Era Geologica

ESCALAS DE TIEMPO Y ERAS GEOLÓGICAS

INTRODUCCIÓN

La temática de esta charla tiene que ver directamente con la respuesta a los interrogantes: Donde estamos y cual ha sido nuestra historia? Estamos en Colombia y nuestra historia está ligada a la historia de la tierra! Sí pensamos en los átomos que hay en nuestro cuerpo y el lugar donde ellos pudieron haber estado hace 100 años, 1 millón de años ó 10.000 millones de años, tendríamos que considerar nuestra Galaxia y el Universo en general.

En nuestro tratamiento consideraremos brevemente el Universo, nuestra Galaxia y el Sistema Solar (ampliamente discutidos en las conferencias del doctor Juán Manuel Tejeiro); luego trataremos La tierra y su evolución en el tiempo geológico y en esta forma presentar a ustedes esos grandes periodos de tiempo que se conocen como eras Geológicas. Entre los muchos temas importantes que dejamos de cubrir hay uno que se recomienda para el taller y que podemos denominar como el Estado de la atmósfera inferior, la tropósfera, en un momento y lugar determinados; este estado depende de los factores de la máquina del tiempo, tales como sol, lluvia, nubes y vientos.

Entre los resultados esperados está la necesidad de que el estudiante, como artífice de su propia formación, se convenza de que los diferentes tópicos del Seminario de Biología I deben ser tomados en forma amplia e interdisciplinaria, que los diferentes eventos biológicos tienen lugar en el espacio, evolucionan en el tiempo y que las condiciones del medio juegan un papel preponderante. Destacar al sol como fuente energética necesaria para los procesos de la vida y la necesidad de preservar el medio ambiente.

EL UNIVERSO

El Universo es todo lo que existe; se estima que contiene alrededor de 100.000 millones de Galaxias y cada una de las Galaxias posee aproximadamente 1000 millones de estrellas; sin embargo, el tamaño del universo es tan grande que la mayor parte de el es espacio vacío. Una manera de pensar el universo es imaginarlo como esfera que se expande constantemente de tal manera que todo lo que contiene se va alejando más y más entre sí; no hay nada más allá del universo porque el universo contiene todo el tiempo y el espacio.

Qué tan grande es el Universo? El Sol, cuyo diámetro es aproximadamente 109 veces el diámetro de la tierra, es una de las 200.000 millones de estrellas que tiene nuestra Galaxia: La Vía Láctea, la cual es tan grande que la luz gasta aproximadamente 100.000 años en ir de un extremo a otro de la misma.

Cual es la edad del universo? Este un tópico de alta controversia y campo activo de investigación. El modelo de mayor aceptación acerca del universo sugiere que el universo comenzó en un estado singular infinitamente compacto y dentro de un espacio mucho menor que el tamaño de una partícula atómica. El comienzo de nuestro universo, frecuentemente referido como el “Big Bang” ocurrió cuando la bola compacta creció – no en una explosión violenta sino a través de una rápida expansión - hace unos 15.000 millones de años (ma). Inicialmente el universo era muy pequeño y tenía una temperatura extremadamente alta;

los quarks se combinaron para formar partículas (protones y

neutrones), a los tres minutos se cree que se formaron los núcleos de los átomos livianos; 500.000 años después se formaron los átomos complejos; después de 3.000 millones de años las galaxias empezaron a tomar forma. El sistema solar empezó a formarse 10.000 años después del Big Bang.

LA VIA LACTEA.

La Vía Láctea adquirió su forma de disco con la mayor parte de su materia dispersa sobre sus brazos espirales (lugar donde se forman las nuevas estrellas) unos 5.000 millones de años después del Big Bang. La masa de la Vía Láctea es del orden de un billón de veces la masa del sol y su radio es de unos 15 kpc (1 kiloparsec = 3.260 años luz).

En 1962, Olin Eggen, Don Linden-Bell y Allan Sandage presentaron un modelo para la formación de la Vía Láctea (modelo ELS) según el cual la Galaxia se formó a partir de una gran nube protogalática (nube gaseosa de Hidrógeno y Helio) de unos 100 kpc de radio; la protogalaxia tenía forma esférica, rotaba lentamente y el gas era frío (esto quiere decir que las velocidades de los átomos con respecto a sus vecinos próximos eran pequeñas). En estas condiciones el campo gravitatorio resultaba irresistible y la protogalaxia empezó a colapsar (a desplomarse sobre si misma); simultáneamente,

hubo condensaciones en aquellas

regiones donde la densidad era màs alta y de estas condensaciones se originaron estrellas y cúmulos globulares (aglomeraciones esféricas esféricos que contienen entre uno y diez millones de estrellas). Uno de los efectos del colapso es el aumento de la temperatura y de la presión, que compensa la fuerza gravitatoria y frena el propio colapso; el gas, por su parte, se hace demasiado caliente para formar estrellas y por tanto la formación de cúmulos glubulares también se detiene. Posteriormente, el gas continua enfriándose, radiando energía al espacio intergaláctico; pero entre tanto, la rotación inicial que tenía la nube progaláctica, habrá dado lugar a un disco fino en el que se forman las estrellas a un ritmo sostenido. Nuestro hogar está en ese disco!

SISTEMA SOLAR

El sistema solar se localiza a unos dos tercios del centro de la Galaxia, en el extremo de un brazo en espiral conocido como Brazo Local o Brazo de Orión. Está compuesto por el sol, nueve planetas que giran a su alrededor y muchos otros objetos que orbitan a su alrededor; el sistema ocupa un volumen en forma de disco con diámetro del orden de 12.000 millones

de kilómetros. El sol, como todas las estrellas, es una enorme bola de gas muy caliente en revolución; en su núcleo hay reacciones nucleares que liberan gran cantidad de energía que alcanza su superficie y se propaga por el espacio, la temperatura en el núcleo es del orden de 15 millones de grados centígrados.

El sol se inició a partir de una nube de gas y polvo en la cual la gravedad inicia la formación de una esfera de gas en revolución; el núcleo de la protoestrella se hace más denso y cuando alcanza una densidad crítica se inician las reacciones nucleares. En el transcurso del giro rápido de la joven estrella, la nube de gas, nieve y polvo restantes se aplastó, formando un disco que en el caso del sol se convirtió en un sistema de planetas en órbita; el polvo se comprimió para formar los cuatro planetas rocosos interiores, los exteriores se formaron a partir de una mezcla de gas, nieve y polvo; el origen de Plutón se desconoce.

El sol (la nueva estrella, formada hace 4.600 millones de años) brilla ahora fijamente convirtiendo el Hidrógeno en Helio por fusión nuclear a razón de 600 toneladas por segundo y perdiendo 4 millones de toneladas de su masa cada segundo!

LA TIERRA

La Tierra es un denso planeta rocoso que se formó al mismo tiempo que el sol (hace 5.000 millones de años); la tierra como los demás planetas

también se formaron a partir de la

materia más fría de la nube de gas y polvo en revolución; la radioactividad de la tierra fundió la superficie, los minerales mas pesados como el níquel y el hierro se hundieron para constituir el núcleo terrestre y los elementos livianos flotaron hacia la superficie. Hace 4.000 millones de años, bloques de roca sólida bajaban y se fundían antes de emerger nuevamente a la superficie. Solidificada la superficie, se necesitó varios millones de años para que los gases volcánicos formaran la atmósfera; el vapor de agua se condensó y constituyó los océanos. Aún hoy día la tierra sigue cambiando, las placas tectónicas se mueven acercando a ciertos continentes y alejando a otros.

La tierra actual está rodeada por una nube de gases llamada atmósfera que la protegen de los rayos solares y las hostiles condiciones del espacio exterior y en cual está el aire y el vapor de agua que en parte son los responsables de la vida del tiempo y del clima. Hay cinco capas atmosféricas: Exosfera, capa delgada previa al espacio exterior, situada a 900 km; Termosfera, capa entre 80 y 450 km, Mesosfera, capa entre 50 y 80 km; Estratosfera, capa entre 10 y 50 km, la temperatura varía de –60ºC hasta casi el punto de congelación del agua, contiene la capa de ozono, el cual nos protege de la radiación ultavioleta; Troposfera, hasta los 10 km sobre la superficie, en esta capa se forman las nubes y contiene el 75% de todos los gases de la atmósfera y es allí donde los seres humanos pueden respirar normalmente.

La Corteza terrestre ó Litósfera es una fina capa de rocas (de 6 a 64 km de espesor), que elevada por encima del nivel del mar da lugar a islas y continentes; la corteza son fragmentos ó placas que están en lento pero continuo movimiento. Las placas flotan sobre una capa viscosa que se denomina Astenosfera.

Los Continentes han cambiado de posición y de forma a través del tiempo geológico; hace 250 millones de años se cree que había un supercontinente llamado Pangea y que 130 millones de años después se dividió en dos: Laurasia y La Tierra de Gondwana; esta evolución ha continuado hasta la situación que tenemos en el presente.

TIEMPO GEOLÓGICO. Cual es la edad de nuestro planeta? La respuesta exacta no se conoce, pero estimativos recientes indican que es aproximadamente 4500 millones de años. Este intervalo de tiempo entre la formación de la tierra hasta nuestros días se conoce como tiempo geológico. El secreto de su edad lo revela el estudio sistemático de las rocas que forman la corteza terrestre y su superficie; en ellas se encuentra los eventos de su formación y la vida existente en el pasado. Para recopilar estos registros y medir la edad de la tierra se usan dos escalas: •

Una escala relativa de tiempo, basada en la secuencia de las capas de rocas y la evolución de la vida, y

•

La escala radiométrica de tiempo, basada en la radioactividad natural de elementos químicos en algunas rocas.

Las rocas más antiguas muy seguramente han sido recicladas y destruidas en el proceso de formación de las placas tectónicas y si existen algunas no han sido halladas; sin embargo, se ha asumido que la tierra y los demás cuerpos sólidos del sistema solar se formaron en la misma época y por tanto tienen igual edad. Utilizando técnicas de decaimiento radioactivo de isótopos de elementos que ocurren naturalmente en rocas y minerales se han encontrado rocas cuya edad supera los 3500 millones de años en todos los continentes de la tierra; hay evidencias experimentales que muestran que la tierra tiene por lo menos 4300 millones de años, pero que no revelan la edad exacta de su formación: •

Las rocas más antiguas de la tierra (4030 millones de años) se encontraron en Acasta Gneisses (noroeste del Canada).

•

En Australia occidental se encontraron cristales de Zirconio, en rocas sedimentarias mucho más jóvenes, cuyas edades superan los 4300 millones de años (las rocas fuente de estos cristales aún no han sido halladas).

Las rocas lunares más viejas, traídas por las misiones Apollo, revelan edades entre 4400 y 4500 millones de años; mediciones hechas en

meteoritos (fragmentos de asteroides)

recuperados en la tierra también dan resultados de este orden. Lo anterior nos indica que la edad (tiempo transcurrido desde su formación) del sistema solar está entre 4530 y 4580 millones de años, resultado que es consistente con los cálculos de la edad de la Galaxia Milky Way, donde está localizado nuestro sistema solar.

En el estudio de la evolución de la tierra y los diferentes eventos ocurridos desde su formación hasta el presente, el tiempo geológico relativo ó tiempo de vida de nuestro planeta se ha dividido en Eras geológicas, las Eras en Periodos Geológicos y los Periodos en Epocas Geológicas.

Las principales Eras de tiempo geológico son: •

PRECAMBRICO, comprendido entre el nacimiento del planeta y la aparición de las formas complejas de vida; más del 80% del tiempo de existencia del planeta cae dentro de esta era. Aproximadamente se puede decir que va desde hace 4.500 millones de años hasta hace 544 millones de años. Se distinguen dos Periodos: El Arcaico (3800 a 2500 ma) y el Proterozoico (2500 a 544 ma); anterior al Arcaico, hay un tiempo que se conoce como “Hadean” (4500 a 3800 ma) durante el cual el enfriamiento y la formación principal de la tierra tuvo lugar. Correspondiente a esta Era se encontraron fósiles de células Eucariotas.

•

PALEOZOICO, (desde hace 544- hasta 244 ma) conocida también como Era de la vida más antigua. Comprende los Periodos: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico, Devónico y Carbonífero. Cámbrico,

tomado del nombre romano del País de

Gales, donde se obtuvieron y estudiaron las rocas que han proporcionado

las

evidencias más antiguas de formas complejas de vida. Ordovícico y Silúrico ó Siluriano corresponden a los nombres de las tribus célticas que vivieron en el País de Gales durante la conquista romana. Devónico, tomado del nombre de “Devonshire,” ciudad donde dichas rocas fueron estudiadas por primera vez. El Carbonífero corresponde a los estados norteamericanos de Pensilvania y Mississippi, de donde se obtuvieron rocas con evidencias de vida de esos periodos. El Pérmico corresponde a la provincia rusa con el nombre de Perm, de donde se sacaron y estudiaron esas rocas. En esta Era ocurrió la gran explosión Cámbrica, aparecen los primeros vertebrados, hay evidencia de la existencia de Tribolitas, Nautiloides, peces, amfibios, insectos con alas y Coelnosauravus. Hubo tres grandes extinciones masivas (hace 438 ma, 367 ma y 248 ma) •

MESOZOICO (245 a 65 ma) conocido también como era de la vida medioeval. Los Períodos: Tríasico, Jurásico y Cretáceo. El tríasico tomado de la palabra “trias.” Jurásico, llamado por las montañas “Jura,” localizadas entre Francia y Suisa y de donde se sacaron rocas correspondientes a esta edad que fueron estudiadas por primera vez. Cretáceo, tomado de la palabra latina para tiza (creta), relacionado con los depósitos de este tipo de material localizados a lo largo del Canal inglés.Los reptiles fueron los vertebrados dominantes de esta era; el reinado de los dinosaurios

se presentó en esta era. Hay evidencia de que en esta Era, en el mar hubo tortugas, Dyploulus, Cangrejos y Mesosaures; en el atierra, aves, Tiranosaurus y abejas. Hubo dos grandes extinciones masivas, una hace 208 ma y la otra hace 65 ma. •

CENOZOICO (65 ma hasta el presente), llamado Era de la vida reciente, también Era de los mamíferos por ser los animales dominantes en la superficie terrestre. Comprende dos Períodos: Terciario y Cuaternario. En el Terciario aparecen las ballenas, los primates y el Homo-Habilis.

BIBLIOGRAFÍA.

LIFE IN THE UNIVERSE. Varios Autores in Scientific American, Octubre de 1994. EL NACIMIENTO DE LA VIA LACTEA. A. Aparicio y A. Rosenberg en NEWTON, No.27, Julio 2000. EL ORIGEN DE LA VIDA. A. Oparin. Panamericana Editorial Ltda., Abril 1994. LA NUBE DE LA VIDA. F. Hoyle y N.C. Wickramasinghe. Grupo Editorial Grijalbo. Barcelona, España 1982. LA TIERRA. Gran Enciclopedia de Bolsillo. Editorial Molino, Bacelona (España), octubre 1995. ESPACIO. . Gran Enciclopedia de Bolsillo. Editorial Molino, Bacelona (España), octubre 1995. TIEMPO Y CLIMA. . Gran Enciclopedia de Bolsillo. Editorial Molino, Bacelona (España), octubre 1995. LA APARICION DE LA VIDA. Francois Raulin. (Conocer la Ciencia). RBA Editores S.A. Barcelona, 1994. LOS PLANETAS. Bernard Hagene. (Conocer la Ciencia). RBA Editores S.A. Barcelona, 1994.

ILUSTRACIONES GRAFICAS.

A continuación se copiarán algunas de las ilustraciones gráficas presentadas en la conferencia.

GALAXIA: LA VIA LACTEA

SUPER CONTINENTE: PANGEA -hace 250 millones de años-

LAURASIA Y TIERRA DE GONDWANA -hace 120 millones de años-

Precámbrico(4500-544)

Fanerozoico(544presente) Paleozoico(544-245)

Artróp

Explosión Cámbrica

Arcaico

Proterozoico

Cámbrico

Ordovícico Selúrico

Devóni

Paleozoic o

Cenozoic

Mesozoico(24565) Aves Abejas

Primate Tiranosauro

Coelurosauravus Insectos con alas

Reptiles

Dimetrodant e

Mamíferos

Homo Ha

ERAS GEOLOGICAS

FOSILES DE MICRO-ORGANISMOS -Formación Geológica Gunflint (Canada)>1.800 millones de años