Explorando las Capas y Procesos de la Tierra

Estructura de la Tierra

Composición de la Tierra

La Tierra está dividida en atmósfera (gaseosa), hidrosfera (líquida) y geosfera (sólida).

Atmósfera

El metano y el oxígeno reaccionan para formar dióxido de carbono y agua. A pesar de la antigüedad de la Tierra y la menor proporción de metano en la atmósfera, este gas no se ha agotado. Esto sugiere la existencia de una gran cantidad de seres vivos o una intensa actividad volcánica, dos fuentes principales de metano. Los componentes de la atmósfera son: nitrógeno (79%), oxígeno (21%), argón y dióxido de carbono (1%). Las capas de la atmósfera son: exosfera, termosfera, mesosfera, estratosfera y troposfera. Entre estas capas se encuentran la termopausa (500 km), mesopausa (80-90 km), estratopausa (40-50 km) y tropopausa (10-12 km), donde se producen cambios significativos de temperatura.

Movimientos en la Atmósfera

La densidad es la masa por unidad de volumen. El aire en contacto con la superficie terrestre se calienta, disminuye su densidad y asciende. El aire en la zona más alta, al ser más frío y denso, desciende. Este proceso forma corrientes de convección, cuyos desplazamientos horizontales generan el viento.

Efecto Invernadero

El efecto invernadero es un fenómeno natural que mantiene una temperatura agradable en el planeta al retener parte de la energía solar. El aumento de la concentración de dióxido de carbono, debido al uso de combustibles fósiles, ha intensificado este fenómeno. El dióxido de carbono es uno de los principales gases de efecto invernadero. En la troposfera, el aire forma una mezcla homogénea de gases a una temperatura y presión determinadas, comportándose como un solo gas. Sin el efecto invernadero, la Tierra perdería calor durante la noche, resultando en temperaturas extremadamente frías que impedirían la vida.

Hidrosfera

La hidrosfera es el sistema material constituido por el agua que se encuentra sobre y bajo la superficie de la Tierra. Incluye océanos, mares, ríos, lagos, agua subterránea, hielo y nieve.

Ciclo del Agua

El ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos componentes de la hidrosfera. Es un ciclo biogeoquímico que involucra reacciones químicas y el movimiento del agua de un lugar a otro, así como cambios de estado.

Geosfera

Características de la Estructura de la Tierra

Según su composición:

• Corteza Terrestre: La capa más superficial y sólida. Es la menos densa y está formada por oxígeno, silicio y aluminio.
  • Corteza Oceánica: Se encuentra bajo los océanos, formando los fondos oceánicos. Tiene un espesor de 7 a 10 km y está formada por rocas basálticas.
  • Corteza Continental: Forma los continentes. Tiene un espesor de 40 a 60 km y está formada por rocas plutónicas y sedimentarias. Su límite con el manto forma la discontinuidad de Mohorovičić.
• Manto: Más uniforme y grueso que la corteza. Se encuentra en estado sólido con cierta plasticidad. Compuesto por elementos más densos como hierro y magnesio.
  • Manto Superior: Presencia de rocas ultrabásicas. Se extiende hasta 670 km de profundidad. Contiene gran cantidad de materiales fundidos y es donde se producen los terremotos.
  • Manto Inferior: Mayor densidad debido a un cambio en la estructura de los silicatos. Su límite con el núcleo forma la discontinuidad de Gutenberg.
• Núcleo: Muy denso, compuesto por hierro, níquel y azufre, similar a la troilita, un tipo de roca encontrada en meteoritos (siderolitos). Es el origen del campo magnético terrestre.
  • Núcleo Externo: En estado líquido debido a las altas temperaturas. Contiene fuertes corrientes de convección y azufre.
  • Núcleo Interno: Sólido, de mayor densidad y menor cantidad de azufre. Presenta una temperatura muy elevada. Su límite con el núcleo externo forma la discontinuidad de Lehmann.

Según su dinamismo:

• Litosfera: Capa sólida y rígida de la Tierra. Está fragmentada en placas tectónicas, en cuyos bordes se concentran los fenómenos geológicos endógenos.
• Astenosfera: Compuesta por materiales silicatados dúctiles en estado sólido y semifundidos, dependiendo de la proximidad al magma y la profundidad. Permite la deriva continental.
• Mesosfera: Formada por rocas sólidas con un comportamiento plástico debido a las altas presiones.
• Endosfera:
  • Endosfera Externa: En estado líquido debido a la elevada presión y temperatura, que funden las aleaciones metálicas.
  • Endosfera Interna: En estado sólido, ya que el punto de fusión de los metales aumenta con la presión, impidiendo la fusión a pesar de la alta temperatura.

Métodos de Estudio de la Tierra

• Sondeos: Perforaciones que permiten estudiar solo unos pocos kilómetros (10-12 km).
• Productos volcánicos: Rocas expulsadas por los volcanes.
• Fallas: Fracturas en la corteza terrestre.
• Erosión: Estudio de las rocas que afloran a la superficie.
• Ondas sísmicas: Vibraciones producidas por terremotos.

Ondas Sísmicas

Existen tres tipos de ondas sísmicas: primarias (P), secundarias (S) y superficiales. Las ondas P y S se producen en el hipocentro, mientras que las superficiales se originan en el epicentro (superficie) y son las más destructivas.

• Ondas Primarias (P): Las más rápidas, se propagan en sólidos y líquidos. Son longitudinales, es decir, las partículas vibran en la misma dirección que la onda.
• Ondas Secundarias (S): Más lentas que las P, se propagan solo en sólidos. Son transversales, las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de la onda.

Dinámica de la Tierra

Agentes Internos

Los agentes internos son los volcanes, terremotos, fallas, pliegues, etc. Su motor es el calor interno de la Tierra, que aumenta con la profundidad (gradiente geotérmico). El aumento de temperatura es de aproximadamente 30°C/km, pero no es homogéneo.

Causas del Calor Interno

• Choque de planetesimales: Liberación de energía durante la formación de la Tierra.
• Desintegración de elementos radiactivos: Liberación de energía en el interior de la Tierra.
• Tamaño de la Tierra: Permite la retención del calor interno, a diferencia de planetas más pequeños como Mercurio.

Teoría de la Deriva Continental (Wegener)

Alfred Wegener propuso que los continentes estuvieron unidos en un supercontinente llamado Pangea, que luego se fragmentó. Las pruebas que aportó fueron:

• Geográficas: Coincidencia de las costas de África y América del Sur.
• Geológicas: Continuidad de cadenas montañosas en continentes diferentes.
• Paleontológicas: Presencia de fósiles de organismos terrestres en continentes separados.
• Paleoclimáticas: Evidencias de climas antiguos diferentes a los actuales en algunos continentes.

A pesar de las pruebas, la teoría no fue aceptada inicialmente porque Wegener no pudo explicar la causa de la deriva continental. Propuso que la fuerza de atracción de la Luna era la responsable, pero esta explicación no fue convincente.

Tectónica de Placas

Gracias a los sismógrafos, se descubrió que la actividad sísmica y volcánica se concentra en los bordes de las placas tectónicas. Los estudios de los fondos oceánicos revelaron la existencia de dorsales (cordilleras submarinas con una grieta central) y fosas (profundas depresiones). La litosfera está dividida en placas tectónicas, cuyos bordes son zonas inestables donde se producen terremotos y volcanes, mientras que el centro de las placas es estable.

Tipos de Placas

• Continentales: Cubiertas por corteza continental.
• Oceánicas: Cubiertas por corteza oceánica.
• Mixtas: Cubiertas por corteza continental y oceánica.

Movimientos de las Placas

• Convergencia: Las placas se aproximan, se pierde litosfera (borde destructivo), se forman fosas oceánicas o arcos de islas, y se produce orogénesis (formación de montañas).
• Divergencia: Las placas se separan, se crea nueva litosfera (borde constructivo) y se forman dorsales oceánicas.
• Transformante: Las placas se deslizan lateralmente, no se crea ni se destruye litosfera (borde pasivo) y se forman fallas transformantes.

Dorsal Oceánica

Es el límite entre dos placas que se separan. Se forma una cordillera submarina con una grieta central por donde asciende magma.

Borde Destructivo

• Corteza continental y oceánica: La placa oceánica, más densa y delgada, subduce bajo la continental, formando una fosa oceánica.
• Corteza continental y continental: Se produce orogénesis, formando cordilleras.
• Corteza oceánica y oceánica: Se forman arcos de islas volcánicas.

Motor de las Placas Tectónicas

El movimiento de las placas es causado por corrientes de convección en la astenosfera. El material caliente y menos denso asciende, mientras que el material frío y más denso desciende, generando corrientes que impulsan el movimiento de las placas.