HISTORIAS DE UN VIEJO PLANETA

Describe con un esquema la historia del planeta Tierra, desde su aparición hasta la situación en la que supuestamente se encontrará dentro de 2500 millones de años.

LA MÁQUINA TIERRA

¿Qué explica la teoría de la tectónica de placas?

Explica qué son y cómo se producen las corrientes de convección.

La teoría de la tectónica de placas explica la génesis de la teoría de Wegener, parte de la idea de que la superficie terrestre, la litosfera o parte más externa de la Tierra, está constituida por placas rígidas que se mueven flotando por encima de una zona de materiales plásticos en el manto superior, denominada astenosfera. Los movimientos de las placas litosféricas rígidas se producen debido a las corrientes de convección existentes en el manto y explican los orógenos y otros fenómenos geológicos, como la actividad sísmica y volcánica, que se producen en los límites o bordes de las placas.

Las corrientes de convección son patrones circulatorios que se presentan en fluidos que se calientan en su base. Al calentarse la parte inferior del fluido se dilata, este cambio de densidad produce una fuerza de flotación que hace que el fluido caliente ascienda. Al alcanzar la superficie se enfría, desciende y se vuelve a calentar, estableciéndose un movimiento circular auto-organizado.

¿Cómo explica la tectónica de placas la formación de cordilleras?

Las placas se comportan como si flotaran: chocan unas con otras, y se desplazan sobre la superficie terrestre. Esto determina la aparición de cordilleras y montañas, la expansión de los océanos (fosas y cordilleras oceánicas) y lo que se conoce como derivada de los continentes, que produce movimientos sísmicos y erupciones volcánicas. 

¿Qué son las zonas de subducción?

La zona de subducción es una zona larga y estrecha donde una placa litosférica desciende por debajo de otra. Dado que la temperatura y la presión aumentan con la profundidad, una parte de los materiales de la placa en subducción son liberados (en especial el agua) lo que conlleva a la fusión del manto, que a su vez, asciende a través de la corteza terrestre continental creando volcanes. Las zonas de subducción constituyen una parte muy importante dentro de la dinámica de los materiales terrestres.

Busca esquemas que reflejen los distintos movimientos de las placas tectónicas.

DE LA DERIVA CONTINENTAL A LA TECTONICA DE PLACAS

Explica la teoría de la tectónica de placas, basándote en la distribución de los focos sísmicos y volcanes.

La energía del interior de la Tierra se manifiesta no sólo técnicamente, sino también en forma de terremoto. Si se localizan los focos sísmicos y volcanes sobre un mapa, se observa que la mayoría de estos no se distribuyen al azar, sino que está alineado. Esto sugiere la idea de una litosfera fragmentada en grandes placas litosféricas, con la actividad volcánica y sísmica concentrada en los bordes de las mismas. Estos datos, obtenidos en la década de 1960, unidos a los procedentes de la investigación oceanográfica, llevaron a los científicos a retomar las ideas básicas de Wegener.

¿Qué son las placas tectónicas?

Las placas tectónicas son capas de la tierra, que tienen la propiedad de desplazarse como si fueran bloques gigantes bajo la superficie de la Tierra. Los continentes e incluso la superficie oceánica, se encuentran montados por así decirlo sobre estas.

Busca información sobre la extensión del fondo oceánico y sobre las dorsales oceánicas y relaciona esta información con la teoría de la tectónica de placas.

La expansión de los fondos oceánicos ocurre en las dorsales oceánicas, donde se forma nueva corteza oceánica mediante la actividad volcánica y el movimiento gradual del fondo alejándose de la dorsal. Este hecho ayuda a entender la deriva continental explicada por la teoría de la tectónica de placas. Teorías anteriores, por ejemplo, la de Alfred Wegener, sobre la deriva continental suponían que los continentes eran transportados a través del mar. La idea de que el propio fondo marino se mueve (y arrastra a los continentes con él) mientras se expande desde un eje central fue propuesta por Harry Hess. La teoría se acepta ampliamente en la actualidad, y se cree que el fenómeno es causado por corrientes de convección en la parte débil y plástica de la capa superior del manto, denominada astenosfera en la definición clásica.

WEGENER: LOS CONTINENTES EN MOVIMIENTO

 

Relacionado con la teoría que enunció Alfred Wegener, responde las siguientes cuestiones:

¿Cuál era el enunciado de su teoría?

La teoría de Wegener afirma que los continentes se habían desplazado lentamente hasta alcanzar su posición actual. Sin usar la expresión deriva continental, en esta teoría aportó muchas pruebas (paleontológicas, geográficas, tectónicas y paleoclimáticas). Así, intento demostrar que su teoría era cierta, pero no pudo explicar el mecanismo responsable del movimiento de los continentes.

¿Cómo ha cambiado la superficie terrestre en los últimos 300 millones de años?

En el periodo Carbonífero, el cual tiene una edad de 300 millones de años, los continentes estaban unidos formando el supercontinente (Pangea) y a su alrededor se extendía un gran océano (Pantalasa). Más tarde en los tiempos terciarios, hace unos 50 millones de años la Tierra tenía un aspecto muy similar al que tiene en la actualidad. Pero había grandes diferencias como que la India estaba separada del resto del continente asiático. Luego en el Cuaternario antiguo, la forma y la posición de los continentes era la misma que la actual.

¿En qué pruebas se basó? Descríbelas buscando en internet ejemplos que las confirmen.

Wegener se basó en cuatro tipos de pruebas:

-Pruebas geográficas: Wegener sospechó que los continentes podrían haber estado unidos en épocas pasadas. Si en el pasado los continentes hubieran estado unidos formando uno solo (Pangea) es lógico que los fragmentos encajen. Por ejemplo, las costas Sudamericanas coinciden totalmente con las costas de África.

-Pruebas paleontológicas: las concernientes a los fósiles. Estudios paleontológicos indican que algunos organismos prehistóricos hubieran sido capaces de cruzar los océanos que hoy separan esos continentes. Esta prueba indica que los continentes estuvieron reunidos en alguna época pasada. Varios ejemplos de fósiles de organismos idénticos que se han encontrado en lugares que hoy distan miles de kilómetros, como la Antártida, Sudamérica, África, India y Australia.

-Pruebas geológicas y tectónicas: Si se unen los continentes en uno solo, se puede observar que los tipos de rocas, la cronología de las mismas y las cadenas montañosas principales tendrían continuidad física, es decir, formarían una especie de cinturón casi continuo. Por ejemplo, las costas Sudamericanas coinciden totalmente con las costas de África.

-Pruebas paleoclimáticas: este tipo de pruebas eran las más importantes para Wegener. El científico alemán descubrió que existían zonas en la Tierra cuyos climas actuales no coincidían con los que tuvieron en el pasado. Así, zonas actualmente cálidas estuvieron cubiertas de hielo en el pasado (India, Australia), mientras que en esa época el norte de América y Europa eran bosques muy cálidos.

¿Cuál fue el fallo de su teoría?

El fallo de su teoría fue que Wegener propuso que la fuerza del campo gravitatorio que ejerce la Luna sobre la Tierra y origina las mareas es la misma fuerza que causa la deriva continental. También, Wegener no conocía cómo podían moverse lateralmente los continentes. Solamente tenía un montón de pruebas de la deriva, pero no sabía decir cómo se producía. El resto de la comunidad científica, en vez de buscar mecanismos explicativos, condenó a Wegener por no haber explicado todo el modelo. Querían pruebas y explicación.

¿Qué teoría se enunció a partir de la de Wegener?

A partir de la teoría de Wegener sobre los continentes en movimiento, que fue errónea se sentó las bases y se enunció la teoría de la tectónica de placas.

EL INTERIOR DE LA TIERRA

Describe por qué la medida de la densidad de los materiales de la Tierra sirve para deducir la estructura del interior terrestre.

A partir de la densidad de los materiales extraídos de hoyos profundos en la Tierra podemos llegar a deducir la estructura del interior terrestre. El método del aldeano, porque se han realizado numerosos intentos para hacer un hoyo como el que indica el aldeano de la novela. Puedes consultar algunos de ellos en este enlace.

Los métodos directos se basan en extraer materiales directamente de la Tierra, tanto de la superficie como por debajo de ella. Cogemos esos materiales (muestras), los transportamos a un laboratorio y les realizamos las pruebas físicas y químicas que creamos conveniente. De esa manera sabemos su composición, estructura y características. El inconveniente de estos métodos de estudio es la limitación tecnológica que sólo nos ha permitido excavar poco más de los primeros 12 km bajo la superficie de la corteza terrestre.

 

Investiga sobre la distribución de las ondas sísmicas en el interior terrestre. ¿Por qué podemos utilizar estas ondas como instrumento para deducir la estructura interna de la Tierra?

 

Las ondas sísmicas son originadas en los terremotos. Estas ondas atraviesan el interior del planeta igual que el sonido. Las ondas sísmicas modifican su propia dirección y velocidad. Recogiendo datos de velocidades de ondas sísmicas se ha podido obtener que dejan de transmitirse a 2900 km, lo que indica que se han encontrado con una capa fluida a la que llamamos núcleo externo. Cada cambio brusco en la velocidad de las ondas indican una variación en la estructura terrestre y nos informa sobre las propiedades físicas (densidad, rigidez) de los materiales profundos.

• Ondas sísmicas de compresión 
• Ondas sísmicas transversales 
• Ondas Rayleigh

• 
    
  Las ondas sísmicas (vibraciones producidas por un terremoto) se generan en el epicentro del terremoto y se propagan tanto al exterior (produciendo daños en los edificios....) como por el interior de la Tierra. El estudio de la velocidad de las ondas y de sus trayectorias ha permitido conocer el interior terrestre (composición, estado físico y estructura), ya que el comportamiento de las ondas cambia en función de las propiedades y naturaleza de las rocas que atraviesan. Las ondas sísmicas que viajan por el interior terrestre (P y S) sufren desviaciones en sus trayectorias (refracción). Cada cambio de trayectoria refleja un cambio en la composición o estado de los materiales que atraviesa. Esa zona de cambio entre materiales se denomina discontinuidad. De este modo se ha podido deducir que el interior de la Tierra es heterogéneo y está estructurado en zonas concéntricas de propiedades diferentes.

Haz un esquema de la estructura interna del planeta, indicando las profundidades en las que se separan unas capas de otras.

¿De dónde proviene la energía interna del planeta?

El calor interno de la Tierra viene de la formación del planeta (cuando se formó el sistema solar).

Las estrellas y los planetas se forman mediante condensación gravitatoria a partir de una nebulosa de polvo y gas. La mayoría de elementos se concentraron en el centro del sistema (en el Sol), pero una pequeña parte de elementos principalmente pesados que se encontraba a la velocidad adecuada se concentró en los planetas. Cuando se forma un planeta se juntan cantidades innumerables de partículas y pequeños meteoritos que debido a la energía del choque alcanzan temperaturas altísimas. La Tierra cuando se formó (al igual que Marte, Venus o Mercurio) era una masa líquida de rocas fundidas. Eso fue hace unos 4600 millones de años. Poco a poco el aporte de material fue disminuyendo según iba escaseando y entonces comenzó una fase de enfriamiento. El Sol calienta algo los planetas pero muy poco en proporción a la temperatura que tiene un planeta primitivo de roca fundida. Así los planetas rocosos se fueron enfriando, haciéndose sólida la capa exterior y permaneciendo gran cantidad de energía en el núcleo caliente.

Planetas como Marte ya se han enfriado completamente. Por un lado se trata de un planeta mucho más pequeño que la Tierra por lo que su enfriamiento fue mucho más rápido, y por otro lado, aunque en mucha menor medida de importancia, está más lejos del Sol. Sin embargo hay trazas de actividad sísmica en Marte y se pueden observar volcanes apagados (los más grandes del sistema solar) que demuestran que hubo un núcleo caliente hace mucho tiempo.

La Tierra desde que se formó ha ido perdiendo temperatura pero aún no la ha perdido toda. Dado que la temperatura de la superficie (muy fría en relación al núcleo) irradia más o menos la misma cantidad de temperatura al espacio que recibe en forma de radiación solar, el enfriamiento del núcleo del planeta es muy muy lento.

LA TIERRA UN PLANETA DINÁMICO

¿Cómo ha cambiado la atmósfera terrestre, desde su aparición hasta la actualidad?

La atmósfera primitiva tenía una composición parecida a la nebulosa inicial, constituida esencialmente por los restos no condensados de la nebulosa primitiva como hidrógeno, helio, metano, amoníaco, gas carbónico, vapor de agua, etc. Esa atmósfera primitiva ha evolucionado desde entonces como consecuencia de procesos que son perfectamente conocidos. Por una parte, los gases ligeros como H2 y He, en un proceso llamado desgasificación, han ido disipándose en el espacio interplanetario porque sus moléculas, al chocar entre sí, alcanzaron, unas tras otras, la velocidad de liberación. Por eso la atmósfera terrestre carece hoy casi de hidrógeno, mientras que el helio, gas también ligero pero no tanto como el hidrógeno, ha podido subsistir en íntimas proporciones, así como también los llamados gases nobles (argón, criptón, neón y xenón).

La atmósfera perdió sus elementos volátiles y los sustituyó por los gases de invernadero procedentes de las emisiones volcánicas del planeta, especialmente CO2, dando lugar a una atmósfera de segunda generación. Los volcanes constituyeron un aporte de vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre y nitrógeno.

¿Qué temperatura tendría la Tierra sin el efecto invernadero? El efecto invernadero, ¿es positivo o negativo? Razona tu respuesta. Razona por qué actualmente se consideran contaminantes los gases que aumentan este efecto. 
De acuerdo a los cálculos más confiables, si la Tierra no tuviese atmósfera que provocase efecto invernadero para retener parcialmente la radiación que recibe del sol, su superficie tendría una temperatura promedio de -18ºC, con enormes variaciones entre el día y la noche que en la zona ecuatorial podría superar los 200ºC entre el máximo y el mínimo.

 

Podríamos decir, de una forma muy simplificada, que el efecto invernadero lo que hace es provocar que le energía que llega a la Tierra sea "devuelta" más lentamente, por lo que es "mantenida" más tiempo junto a la superficie y así se mantiene la elevación de temperatura. El efecto invernadero se considera negativo pero puede ser tanto positivo como negativo. 

-La parte positiva del efecto invernadero es que el  efecto invernadero, cuando funciona normalmente, mantiene caliente nuestro planeta. Los gases naturales de la atmósfera forman una especie de manta que permite que la luz del Sol alcance la superficie de la Tierra, pero impide que el calor escape (de modo muy semejante al vidrio de un invernadero). Esta manta de gases atrapa el calor cerca de la superficie, y calienta la atmósfera.

-La parte negativa del efecto invernadero es que por primera vez en la historia, las actividades humanas están alterando el clima de todo nuestro planeta. En menos de dos siglos, los seres humanos han aumentado la cantidad total de dióxido de carbono en la atmósfera en un 25% al quemar combustibles fósiles y destruir los bosques... A menos que reduzcamos las emisiones de gases que producen el efecto invernadero, el clima estable y hospitalario en el cual ha prosperado la civilización podrá convertirse en cosa del pasado

Los gases que aumentan el efecto invernadero se consideran contaminantes ya que  son gases perjudiciales para la capa de Ozono, la capa que actúa como una barrera protectora para la Tierra de los fuertes rayos solares. Estos gases suelen ser producidos por industrias, equipos electrónicos, etc.

  

¿Por qué en la Tierra, en comparación con otros astros del sistema solar que también poseen agua, el agua es líquida?
 

La Tierra se encuentra a una distancia perfecta del sol, si la Tierra estuviera más cerca del Sol, la temperatura en la Tierra sería más alta y el agua no podría mantenerse en estado sólido y difícilmente en líquido. Pero si estuviera más lejos de lo que se encuentra ahora, sería más difícil encontrarla en estado líquido o gaseoso, ya que se encontraría congelada. Además de esto debes agregar la actividad geológica de la Tierra, que mantiene al planeta a una temperatura estable, también en otros planetas no cuentan con una atmósfera como la terrestre o son planetas gaseosos demasiado grandes y alejados del sol. 

¿Cuál es el origen de la energía responsable de “alisar” el relieve terrestre?
 

El relieve terrestre se "alisa"   debido a la acción del agua, el viento, la gravedad, el calor, la dilatación y la contracción de las piedras; esto hace que se rompan todas estas energías que son causales por el sol, calentando nuestra atmósfera, mares y tierra.

 

Sin energía solar, ¿habría viento?, ¿y ciclo del agua? Explica tu respuesta.

No, no habría ninguna de las dos cosas. Ya que el viento se produce cuando el aire caliente asciende y el frío ocupa el lugar que ocupaba el caliente, eso produce las corrientes, pero claro, si no hay Sol, difícilmente se calentará el aire, así que no sería posible que existiese aire caliente, y por tanto, no podría haber corrientes de aire.
Y en cuanto al agua, para que el ciclo se produzca es indispensable que se evapore, y para evaporarse necesita calor, y la única fuente de calor terrestre externa es el Sol, por otra parte, y muy importante, de no haber Sol, no habría vida, de no haber vida, no habría plantas, así que no habría O2... y por último, de no haber Sol, todo estaría helado, así que de haber agua, estaría congelada. 
Es imposible que se den ambos ciclos (viento y agua) si no hubiese Sol.

 

Por qué decimos que la Tierra es un “planeta dinámico”.

La Tierra es un planeta dinámico porque está en constante movimiento. También hay más factores que hacen ver que la Tierra es un planeta dinámico, como; su atmósfera que es dinámica y cuando el aire absorbe el calor de la superficie terrestre, pierde densidad y se eleva, y entonces su sitio es ocupado por otras masas de aire que están a menor temperatura; su mar también es dinámico ya que está en movimiento, formando olas, etc. La dinámica de la Tierra modifica constantemente la faz de su superficie. En todos los procesos dinámicos de la Tierra es necesaria tanto la energía térmica, como la cinética, como la gravitatoria potencial, como la química o la nuclear.