Formación e Evolución da Terra: Unha viaxe a través do Tempo Xeolóxico

A FORMACIÓN DA TERRA

O modelo máis aceptado na actualidade para explicar a orixe e a evolución do universo é chamado modelo estándar da cosmoloxía, baseado na teoría do Big Bang. Segundo este modelo, o universo orixinouse pola explosión dun corpo puntual hai uns 13.700 millóns de anos (Ma) e, desde entón, a forza gravitacional tivo un papel fundamental na formación de estruturas, como os cúmulos de galaxias, as estrelas e os planetas como o noso.

A ORIXE DA TERRA

As orixes da Terra remóntanse a uns 5.000 millóns de anos, cando o noso sistema solar estaba formado polo protosol (o astro que se transformaría na nosa estrela) e que se achaba rodeado dun disco de gas e po. Nese disco, denominado disco protoplanetario, formáronse os corpos que orbitan o Sol, entre eles os planetas.

A formación dos planetas pódese resumir en catro etapas:

1. No disco protoplanetario foron formando pequenos corpos sólidos, os planetesimais, por un proceso de unión gravitacional chamada acreción.
2. Os planetesimais reuníronse por acreción dando lugar a corpos maiores. Estes uniríanse entre si para formar os planetas, hai uns 4.600 Ma.
3. A Terra, formada recentemente, recibiu o impacto dun corpo de gran tamaño. O material arrincado produciu un anel ao redor da Terra, que daría orixe á Lúa.
4. Hai uns 4.500 Ma, a Terra e a Lúa xa estarían constituídos, cunhas dimensións moi similares ás actuais. Cando o Sol iniciou a súa actividade termonuclear, emitiu gran cantidade de enerxía que dispersou os restos de gas e po. Os planetesimais que non chegaron a agregarse formaron os asteroides e os meteoritos. As colisións de corpos máis pequenos contra a Terra non cesaron en toda a historia do planeta, aínda que desde hai uns 3.800 Ma a súa frecuencia diminuiu considerablemente. Existen numerosas probas deses impactos: restos de meteoritos e marcas das súas colisións.

ESTRUTURA DA TERRA

O estudo das ondas sísmicas terrestres permitiunos definir a estrutura interna da Terra, que pode estruturarse segundo dous criterios: a súa composición, que dá lugar ao modelo xeoquímico, e o seu comportamento mecánico, que define o modelo xeodinámico.

Modelo xeoquímico:

• A codia (1) é a capa máis lixeira da xeosfera, formada principalmente por silicatos que conteñen Si, O, Al, Na, K e Ca. Hai codia continental (1a) e oceánica (1b). O seu grosor é de entre 10 e 70 km.
• O manto, máis denso, formado por silicatos que teñen Si, O, Fe e Mg, divídese en manto superior (2) e inferior (3) con pequenas diferenzas de composición.
• O núcleo é unha capa metálica, a máis densa, formada por Fe e Ni. Hai núcleo externo (4) e interno (5).

Modelo xeodinámico:

• Litosfera (A): capa ríxida formada por rochas sólidas e composta pola codia e a parte superior do manto.
• Astenosfera (B): capa plástica constituída por unha mestura de materiais fundidos e sólidos.
• Mesosfera (C): ríxida, aínda que se cre que nalgúns lugares hai plumas ascendentes de material fundido.

Ao analizar as ondas sísmicas, detectáronse uns cambios na dirección destas. Os científicos relacionaron esta descontinuidade con cambios na densidade ou estado físico dos materiais, polo que cada descontinuidade marca un límite entre as capas do interior terrestre. As máis importantes son: a descontinuidade de Mohorovičić (límite entre a codia e o manto superior), a descontinuidade de Repetti (manto superior e inferior), a descontinuidade de Gutenberg (manto inferior e núcleo externo) e a descontinuidade de Lehmann (núcleo externo e interno).

TEMPO XEOLÓXICO

O paso do tempo vai asociado a fenómenos que orixinan cambios que quedan reflectidos nas rochas.

HISTORIA E PROCESOS XEOLÓXICOS

• Circón: mineral que resiste as transformacións xeolóxicas sen alterarse e onde se gardan os restos das rochas primigenias. As rochas máis antigas que se coñecen son os gneis de Acasta.
• As rochas formáronse mediante:
  • Actividade volcánica: nos primeiros tempos, a actividade volcánica debeu ser moi intensa porque a maior parte das rochas máis antigas son volcánicas. Á medida que a Terra se arrefriaba, esta actividade diminuíu, pero aínda así déronse moitos episodios de grande actividade volcánica, como é o caso das extensas coadas de lava que ao arrefriarse deron lugar a unhas grandes mesetas chamadas traps.
  • Procesos xeolóxicos: os procesos xeolóxicos externos deberon actuar pronto porque algunhas das rochas máis antigas son de orixe sedimentaria. As rochas deste tipo máis primitivas atópanse en Groenlandia e teñen unha antigüidade de 3.850 Ma. A formación de rochas sedimentarias foi, desde entón, un proceso habitual. Algunhas son características de determinadas épocas, como o carbón e a antracita, formadas durante o Carbonífero.

TÉCNICAS DE DATACIÓN

• Datación relativa: é deducir a idade dun material comparando a súa posición coa doutros de idade coñecida. A idade da rocha pode situarse nun intervalo de tempo comprendido entre as idades das capas que a limitan.
• Datación absoluta: é determinar a idade dun material analizando os radioisótopos que teñen os minerais. Nos radioisótopos, o núcleo non é estable e descomponse espontaneamente. Cando se desintegra, libera moita enerxía en forma de radiación e perde con frecuencia algún protón, co que acaba transformándose noutro elemento químico distinto. Os radioisótopos desintégranse a unha velocidade que varía ao longo do tempo, por iso o parámetro máis útil para a súa determinación é o período de semidesintegración, que é o tempo que transcorre ata que a cantidade dese radioisótopo queda á metade. Cada radioisótopo caracterízase polo seu período de semidesintegración. Pódese calcular canto hai que se formou unha rocha medindo a proporción entre o radioisótopo orixinal e o isótopo en que se desintegra, se coñecemos o seu período de semidesintegración. Os radioisótopos máis usados son o carbono 14, o potasio 40 e o uranio 238.

FÓSILES

Son restos do corpo ou da actividade dun ser vivo que quedou preservado nas rochas, xeo, ámbar ou outras substancias. Adoitan atoparse en rochas, principalmente sedimentarias, que constitúen xacementos fosilíferos. Os fósiles guía (fósiles que presentan unha curta duración temporal e unha ampla distribución xeográfica e pódense usar como referencia para acotar con boa precisión a idade dos estratos) máis frecuentes son: trilobites (Paleozoica), amonites (Mesozoica) e micromamíferos (Cenozoica).

FORMACIÓN DE FÓSILES

1. Os restos do organismo deben quedar enterrados rapidamente nunha capa de sedimento que ten que estar empapada de auga con minerais disoltos.
2. Os restos óseos quedan cubertos por novas capas de sedimentos. Os sales da auga precipitan no espazo liberado pola materia orgánica que se descompón.
3. Sucesivas capas de sedimento comprimen o esqueleto. Estas condicións deben manterse estables moito tempo.
4. Movementos oroxénicos fan aflorar materiais profundos que, ao seren erosionados, mostran os fósiles que contiñan dentro.

ESTRATIGRAFÍA

Parte da xeoloxía que estuda a sucesión de estratos (capas en que se adoitan dispoñer as rochas e sedimentos, froito da acción da auga, vento ou acumulación dos materiais volcánicos) que se atopan nun lugar concreto.

Principios da estratigrafía:

• Principio de superposición: os estratos superiores formáronse encima dos preexistentes e son máis recentes.
• Principio de horizontalidade orixinal: os estratos fórmanse como capas horizontais sobre o terreo preexistente.
• Principio de continuidade lateral: os estratos dunha serie determinada ocupan unha área xeográfica non puntual de extensión variable e, polo tanto, poden atoparse en series doutros sitios máis ou menos afastados.
• Principio de relacións cruzadas: todo fenómeno xeolóxico que altere unha serie é máis recente que os estratos aos que afecta.
• Principio de inclusión: toda rocha incluída dentro dun estrato é máis antiga que o estrato no que está.
• Principio de actualismo: os procesos xeolóxicos que actuaron noutras épocas foron similares aos actuais.

HISTORIA DOS CONTINENTES

• Cratóns: partes moi antigas da codia continental formadas na era Precámbrica. Teñen un relevo suave e gran estabilidade xeolóxica.
• Oróxenos: zonas de formación relativamente recente. Rodean os cratóns e forman grandes cordilleiras. Adoitan ter actividade sísmica e volcánica.

Para escribir a historia dos continentes estúdase:

• Paleomagnetismo: os minerais ricos en ferro, ao cristalizar, oriéntanse segundo o campo magnético, de modo que queda rexistrada a dirección destas forzas. Se o mineral de ferro ten unha desviación da súa orientación magnética respecto da dirección actual, dedúcese que o continente variou a súa posición e orientación despois da formación desas rochas.
• Marxes continentais: os límites da plataforma continental dalgúns continentes coinciden tan ben que mostran que estiveron antes unidos.
• Formacións xeolóxicas: a coincidencia de sistemas montañosos ou macizos da mesma idade e composición demostra que os continentes estaban unidos na época na que se orixinaron esas formacións.
• Fósiles: a distribución dalgúns fósiles en continentes hoxe afastados suxire que estaban xuntos na época na que viviu aquela especie.
• Paleoclimatoloxía: a coincidencia de cintos climáticos noutras épocas tamén permite deducir as posicións continentais.

ESCALA DO TEMPO XEOLÓXICO

Era Precámbrica:

• Períodos:
  • Hadeico (4.550-3.800 Ma): formación da Terra e a Lúa, formación da codia terrestre e a atmosfera primaria.
  • Arcaico (3.800-2.500 Ma): formación da hidrosfera, rochas máis antigas, primeiros seres vivos con rexistro fósil, primeiros continentes e océanos, atmosfera secundaria, produción de osíxeno fotosintético.
  • Proterozoico (2.500-550 Ma): fragmentación de Rodinia, primeiras grandes glaciacións, primeiros organismos pluricelulares, concentración do osíxeno atmosférico similar ao actual.
• Clima: atmosfera primitiva -> atmosfera actual; glaciacións no Proterozoico.
• Continentes: único continente, Rodinia, que a finais desta era comeza a fragmentarse en dous.
• Flora e fauna: organismos procariotas -> primeiros organismos fotosintéticos (estromatolitos), fauna de Ediacara.