El tiempo más largo del mundo

La hipótesis del tiempo geológico

Una de las principales preocupaciones científicas de los fundadores de la geología fue la de comprender y medir tiempos que nadie había medido: el tiempo que tardan en elevarse y erosionarse las montañas, el que tardan en desplazarse los continentes o el que tardó en formarse nuestro planeta.

Desde mediados del siglo XX, el desarrollo de los métodos geocronológicos nos ha permitido conocer estos tiempos con precisión y actualmente es posible determinar la antigüedad de cualquier roca, incluidas las extraterrestres.

Pero la idea de tiempo geológico se desarrolló mucho antes de que pudiera medirse. En realidad, ese tiempo, que también se llama a veces tiempo profundo, fue una hipótesis propuesta por los geólogos ante la necesidad de explicar observaciones que mostraban que los procesos geológicos habían estado operando incesantemente desde los lejanos orígenes de la Tierra.

El abismo del tiempo

James Hutton (1726-1797) fue uno de los primeros científicos que sospechó que los procesos geológicos eran extraordinariamente lentos.

La evidencia la encontró una mañana de junio de 1788 cuando llegó en una pequeña embarcación junto con James Hall (1761-1832) y John Playfair (1748-1819) a Siccar Point, no muy lejos de Edimburgo.

En Siccar Point (Escocia) se puede todavía ver como unos estratos horizontales se disponen sobre otros verticales. En este afloramiento, James Hutton encontró en 1788 una prueba de que los procesos geológicos tienen lugar a lo largo de enormes periodos de tiempo. Wikimedia commons

En Siccar Point el mar había dejado al descubierto estratos dispuestos casi verticalmente sobre los que descansaban horizontalmente otros estratos más modernos. Ensimismado ante el hallazgo, Hutton comprendió que aquello que estaba observando con sus amigos era el resultado de un extraordinario fenómeno geológico: el plegamiento, como si fuera el fuelle de un acordeón, de los estratos más antiguos, su posterior erosión y la deposición y consolidación de sedimentos más modernos.

Estaba claro que esa secuencia de procesos requería mucho tiempo para producirse. Como más tarde escribió su amigo Playfair, delante de esas rocas “la mente parecía sentir vértigo al mirar tan lejos en el abismo del tiempo”.

Hutton también fue consciente de algo igualmente importante: la formación, transformación y destrucción de rocas se tenía que haber repetido muchas veces a lo largo de la historia de la Tierra, “sin que encontremos indicios de un principio ni perspectivas de un final”.

En aquella salvaje costa escocesa nació nuestro actual concepto de tiempo geológico.

Lo que nos cuentan las rocas

Los geólogos deben extraer la información contenida en las rocas para desvelar su historia. Eso requiere saber lo que verdaderamente nos pueden contar las rocas. A esa cuestión dedicó su vida el geólogo Charles Lyell (1797-1875), quien llegó a la conclusión de que los procesos geológicos que podemos observar actualmente –como la sedimentación, la erosión, las erupciones volcánicas y los terremotos– son, en esencia, los mismos procesos que actuaron en el pasado.

Marcas de oleaje en una llanura mareal actual (izquierda) y en una roca de más de 200 años de antigüedad (derecha). Estas dos imágenes son una evidencia de que los procesos geológicos son esencialmente siempre los mismos. Wikimedia commons

La conclusión de Lyell nos permite interpretar lo que observamos en las rocas recurriendo a causas y mecanismos que operan en la actualidad, algo que se suele expresar con frecuencia con la frase: el presente es la llave del pasado. Desde que fue enunciado, este principio se ha convertido en el fundamento de toda investigación geológica, incluida la que se comienza a hacer en otros planetas.

El error de Darwin

La extensión del tiempo geológico fue también una de las principales preocupaciones de Charles Darwin (1809-1882). Para que la selección natural fuera un mecanismo de evolución efectivo era necesario que operara durante periodos de tiempo inmensamente largos. La validez de su teoría dependía dramáticamente de la edad que tuviera la Tierra.

Los cálculos del prestigioso físico William Thomson (1824-1907) en 1862, solo tres años después de la publicación de El origen de las especies, no reducían la angustia de Darwin

Thomson, basándose en una estimación de la velocidad de enfriamiento de la Tierra desde un estado inicial incandescente, afirmó que su edad sería de entre 20 y 100 millones de años. Esa edad de la Tierra era demasiado corta para que la evolución de las especies pudiera tener lugar por selección natural.

Darwin, preocupado por cómo los cálculos de Thomson cuestionaban su teoría, decidió hacer su propia estimación: calculó el tiempo que tardarían en erosionarse las formaciones rocosas jurásicas y cretácicas de Weald, al sureste de Inglaterra.

Para su cálculo, Darwin asumió que el mar había erosionado esas formaciones a razón de una pulgada (2,54 cm) por año. Aunque ese valor de velocidad de erosión era razonable, se trataba sólo de una estimación basada en observaciones generales. Darwin concluyó que las formaciones de Weald tenían una edad de unos 300 millones de años (el tiempo que supuestamente había tardado el mar en erosionarlas).

Darwin supo, poco después, que sus cálculos eran erróneos y que había subestimado las fuerzas erosivas. En posteriores ediciones de El origen de las especies corrigió a la baja sus cálculos, pero no consiguió dar un valor convincente para las formaciones de Weald. Actualmente se sabe que estas formaciones tardaron unos 66 millones de años en erosionarse.

Thomson también hizo varias revisiones de sus sofisticados cálculos que, para desesperación de Darwin y sus colegas, proporcionaron edades para la Tierra aún menores. El desacuerdo entre geólogos y biólogos, por un lado, y físicos, por otro, condujo a una animada controversia.

Y el siglo XIX acabó sin que nadie hubiera podido medir el tiempo geológico con precisión.

Diagrama del tiempo geológico. La mayor parte de las pruebas de que la Tierra es antigua se encuentran en las rocas que forman la corteza terrestre. Las capas de roca registran los acontecimientos del pasado, y enterrados en ellas se encuentran los restos de la vida: las plantas y los animales que evolucionaron a partir de estructuras orgánicas que existían hace 3.000 millones de años. Wikimedia commons

Relojes para el tiempo profundo

A comienzos del siglo XX, el eminente físico Ernst Rutherford (1871-1937) y su entonces discípulo Frederick Soddy (1877-1956) ya se habían percatado de que la desintegración radiactiva de ciertos elementos podría usarse para datar rocas y, por lo tanto, para determinar la edad de la Tierra. La idea era sencilla: si conociéramos la velocidad a la que se transforma un elemento en otro (por ejemplo, el uranio en plomo), y pudiéramos medir la relación entre la cantidad del elemento originario (uranio) y el elemento derivado (plomo) en una roca, podríamos estimar su edad.

En la práctica, la datación radiométrica de rocas no es una tarea sencilla y transcurrieron varias décadas antes de que los científicos pudieran determinar la edad de la Tierra. Algunos de los avances más notables en el desarrollo de métodos de datación de rocas los llevaron a cabo el químico Bertram B. Boltwood (1870-1927) y el geólogo Arthur Holmes (1890-1965), quienes se centraron en la desintegración del uranio en plomo y proporcionaron las primeras (y poco fiables) medidas de rocas en las primeras décadas del siglo XX.

El tiempo profundo

En el año 1956, el geoquímico Clair Cameron Patterson (1922-1995) determinó con exactitud la edad de la Tierra en 4.555 millones de años, un valor muy próximo a los 4.540 (+/-45) millones de años medidos recientemente con técnicas de datación radiométrica más avanzadas. Por fin, el tiempo profundo se había podido medir.

En la actualidad se han desarrollado varios métodos de datación de rocas, basados casi todos en series de desintegración de elementos radioactivos, como las del uranio-plomo, el samario-neodimio, el potasio-argón y el rubidio-estroncio. Con las edades que proporcionan estos métodos, y sin perder de vista el principio “el presente es la llave del pasado”, los geólogos van poco a poco desvelando lo que ocurrió en la Tierra y en otros planetas a lo largo del tiempo más largo del mundo.

Carlos M. Pina, Profesor de Cristalografía y Mineralogía, Universidad Complutense de Madrid

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.