SEMANA 02 LA TIERRA

LA TIERRA

LA TIERRA COMO PLANETA

La Tierra (de Terra, nombre latino de Gea, deidad griega de la feminidad y la fecundidad) es un planeta del Sistema Solar que gira alrededor de su estrella en la tercera órbita más interna. Es el quinto más grande de sus planetas y el más grande de los terrestres.

Es el hogar de millones de especies, incluyendo los seres humanos. Es actualmente el único cuerpo astronómico donde se conoce la existencia de vida. La Tierra se formó hace 4 567 millones de años y la vida surgió unos mil millones de años después. La atmósfera y otras condiciones abióticas han sido alteradas significativamente por la biosfera del planeta, favoreciendo la proliferación de organismos aerobios, así como la formación de una capa de ozono que junto con el campo magnético terrestre bloquean la radiación solar dañina, permitiendo así la vida en la Tierra. Las propiedades físicas de la Tierra, la historia geológica y su órbita ha permitido que la vida siga existiendo. Se estima que el planeta seguirá siendo capaz de sustentar vida durante otros 500 millones de años, ya que según las previsiones actuales, pasado ese tiempo la creciente luminosidad del Sol terminará causando la extinción de la biosfera.

 

Desde la perspectiva que tenemos en la Tierra, nuestro planeta parece ser grande y fuerte con un océano de aire interminable. Desde el espacio, los astronautas frecuentemente tienen la impresión de que la Tierra es pequeña, con una delgada y frágil capa de atmósfera. Para un viajero espacial, las características distintivas de la Tierra son las aguas azules, masas de tierra café y verde y nubes blancas contrastando con un fondo negro.

Muchos sueñan con viajar en el espacio y ver las maravillas del universo. En realidad todos nosotros somos viajeros espaciales. Nuestra nave es el planeta Tierra, viajando a una velocidad de 108,000 kilómetros (67,000 millas) por hora.

La Tierra es el tercer planeta más cercano al Sol, a una distancia de alrededor de 150 millones de kilómetros (93.2 millones de millas). A la Tierra le toma 365.256 días viajar alrededor del Sol y 23.9345 horas para que la Tierra rote una revolución completa. Tiene un diámetro de 12,756 kilómetros (7,973 millas), solamente unos cuantos kilómetros más grande que el diámetro de Venus. Nuestra atmósfera está compuesta de un 78 por ciento de nitrógeno, 21 por ciento de oxígeno y 1 por ciento de otros constituyentes.

La Tierra es el único planeta en el sistema solar que se sabe que mantiene vida. El rápido movimiento giratorio y el núcleo de hierro y níquel de nuestro planeta generan un campo magnético extenso, que, junto con la atmósfera, nos protege de casi todas las radiaciones nocivas provenientes del Sol y de otras estrellas. La atmósfera de la Tierra nos protege de meteoritos, la mayoría de los cuales se desintegran antes de que puedan llegar a la superficie.

De nuestros viajes al espacio, hemos aprendido mucho acerca de nuestro planeta hogar. El primer satélite americano, el Explorer 1, descubrió una zona de intensa radiación, ahora llamada los cinturones de radiación Van Allen. Esta capa está formada por partículas cargadas en rápido movimiento que son atrapadas por el campo magnético de la Tierra en una región con forma de dona rodeando el ecuador. Otros descubrimientos de los satélites muestran que el campo magnético de nuestro planeta está distorsionado en forma de una gota debido al viento solar. También sabemos ahora que nuestra fina atmósfera superior, que antes se creía era calmada y sin incidentes, hierve con actividad creciendo de día y contrayéndose en las noches. Afectada por los cambios en la actividad solar, la atmósfera superior contribuye al tiempo y clima en la Tierra.

Además de afectar el clima en la Tierra, la actividad solar genera un fenómeno visual dramático en nuestra atmósfera. Cuando las partículas cargadas del viento solar se quedan atrapadas en el campo magnético de la Tierra, chocan con moléculas de aire sobre los polos magnéticos de nuestro planeta. Estas moléculas de aire entonces empiezan a emitir luz y son conocidas como las auroras o las luces del norte y del sur.

La Tierra en Números
Masa (Kg)	5.97e+24
Masa (Tierra = 1)	1.0000e+00
Radio ecuatorial (Km)	6,378.14
Radio ecuatorial (Tierra = 1)	1.0000e+00
Densidad media (g/cm^3)	5.515
Densidad media (g/cm^3)	5.515
Distancia media al Sol (Km.)	149,600,000
Distancia media al Sol (Tierra = 1)	1.0000
Periodo rotacional (días)	0.99727
Periodo rotacional (horas)	23.9345
Periodo orbital (días)	365.256
Velocidad orbital media (km./seg.)	29.79
Excentricidad orbital	0.0167
Inclinación del eje	23.450
Inclinación orbital	0.0000
Velocidad de escape ecuatorial (km./seg.)	11.18
Gravedad superficial ecuatorial (m/seg^2)	9.78
Albedo geométrico visual	0.37
Temperatura superficial media	150 C
Presión atmosférica (bares)	1.013
Composición atmosférica Nitrógeno Oxígeno Otros	77% 21% 2%

La Tierra es el mayor de los planetas rocosos, y el tercero en orden de distancia al sol, el único que posee agua en estado líquido, ésta cubre el 70 % de su superficie. La Tierra posee una atmósfera compuesta principalmente por nitrógeno (78%), y oxígeno (21%), la atmósfera actúa como una barrera contra los rayos solares nocivos y los meteoros, además de ser un regulador térmico, para evitar los extremos de temperatura.

El núcleo terrestre, mayormente compuesto por hierro y la rápida rotación terrestre, genera un campo magnético, que junto con la atmósfera nos protege de la radiación interestelar nociva. El campo magnético terrestre está distorsionado en forma de gota, por el viento solar. Este último también es el principal responsable de las auroras, que se producen cuando las partículas cargadas (protones y electrones) del viento solar llegan a la Tierra, son desviadas por el campo magnético hacia los polos, y cuando chocan con las moléculas de aire, emiten radiación visible. La corteza también posee sus peculiaridades: las placas tectónicas, estas placas se deslizan lentamente entre sí, cambiando así el aspecto del planeta a través del tiempo.

La característica más reseñable del planeta, sin embargo es la vida, es el único rincón en todo el Universo que sabemos posee seres vivos, toda una biosfera plenamente desarrollada, y no solo eso, sino que también vida inteligente. Las especiales y raras condiciones de la Tierra son las que favorecieron la aparición y evolución de la vida hasta alcanzar los niveles mas elevados.

EL SISTEMA SOLAR

Está constituido por el Sol, 9 planetas, cerca de un centenar de satélites, 30 asteroides mayores entre unos 2 mil catalogados y 100 mil millones de cometas a los cuales se deben añadir nubes de gas y polvo. Al formarse el remolino primogénito, los elementos más pesados se ubicaron en el centro y los más livianos en la periferia, permitiendo de esta manera la formación de planetas rocosos en el centro y gaseosos hacia afuera. La localización del sistema solar en la galaxia y la de la Tierra en este, han sido favorables para el desarrollo de la vida. Esto apunta a las condiciones biofísicas y a la cantidad y proporción de los elementos complejos.

La Formación del Sistema Solar

Nuestro sistema solar se formó hace unos 4 600 millones de años. A partir de una nube de gas y polvo que comenzó a girar alrededor de un núcleo más denso. Con el tiempo, la nube fue girando más rápido, el núcleo se volvió más denso y caliente, hasta que la presión dentro del mismo fue tan grande, que los átomos de hidrógeno comenzaron a fusionarse, y a liberar energía. Este núcleo se transformó entonces, en un protosol, rodeado de gas y partículas, que más tarde dio origen al sol, el resto de la nube se acumuló en pequeños puntos, que se transformaron en protoplanetas; los antecesores de los planetas. 
Al mismo tiempo que se formaba el sistema solar, los materiales se iban ordenando, los elementos más pesados; como el hierro, silicio, oxígeno, nitrógeno y carbono; permanecieron en órbita cercana al sol. Pero los elementos más ligeros, especialmente hidrógeno y helio, fueron arrastrados por el recién formado viento solar, hacia la parte externa del sistema solar. 
En los primeros tiempos, los asteroides eran mucho más numerosos y las colisiones con los planetas mas frecuentes. Más tarde, la acción del viento solar y la propia gravedad contribuyeron para "limpiar" el espacio interplanetario. 
Los pocos asteroides que no se unieron en la formación de planetas, permanecieron aislados hasta nuestros días en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter o en el recién descubierto cinturón Kuiper.

Elementos del Sistema Solar

El sistema solar está conformado por los planetas, asteroides y cometas, todos ellos girando en torno al sol, el mayor cuerpo del sistema. Los planetas están divididos en dos principales grupos: los planetas rocosos como la Tierra y los gigantes gaseosos como Júpiter. Los planetas rocosos (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) están principalmente constituidos por elementos pesados como el hierro, carbono, oxígeno, silicio entre otros. Los planetas gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) sin embargo están compuestos casi enteramente de hidrógeno y helio, elementos ligeros. Plutón es una excepción y un enigma, pues no encaja en ninguno de los grupos, es un planeta pequeño, oscuro y frío. 
Los asteroides y cometas son lo qué sobró de la formación del sistema solar, rocas de unos pocos Kms. La gran diferencia entre un cometa y un asteroide es que este último no posee la "cabellera" de gases y polvo que poseen los cometas.

LITOSFERA

La litosfera o litósfera^] (del griego LITOS "piedra" y σφαίρα, "esfera") es la capa superficial de la Tierra sólida, caracterizada por su rigidez. Está formada por la corteza terrestre y por la zona contigua, la más externa, del manto residual, y «flota» sobre la astenosfera, una capa «blanda» que forma parte del manto superior. Es la zona donde se produce, en interacción con la astenosfera, la tectónica de placas.

La litosfera está fragmentada en una serie de placas tectónicas o litosféricas, en cuyos bordes se concentran los fenómenos geológicos endógenos, como el magmatismo (incluido el vulcanismo), la sismicidad o la orogénesis. Las placas pueden ser oceánicas o mixtas, cubiertas en parte por corteza de tipo continental.

En la práctica no es fácil traducir esta interpretación teórica a un espesor concreto. Se aplican distintas aproximaciones a:

§  Litosfera térmica. Bajo este concepto la litosfera constituye la capa límite superior fría de la convección del manto. En otras palabras la litosfera se diferencia térmicamente de la astenosfera por ser conductiva (y no convectiva) y por poseer un gradiente geotérmico elevado. Algunos autores proponen que el límite inferior de la litosfera se encuentra en la isoterma 600 °C, debido a que a partir de esta temperatura el olivino comienza a ser dúctil (o plástico).

§  Litosfera sísmica. La base de la litosfera se caracteriza por una reducción en la velocidad de propagación de las ondas S y una elevada atenuación de las ondas P. Esta definición tiene la ventaja que es fácilmente detectable a través de estudios sismológicos.

§  Litosfera elástica. Desde el punto de vista de la reología, la litosfera es la capa elástica que flota sobre la astenosfera. Gracias al principio de isostasia regional o flexión litosférica, es posible calcular el espesor elástico de la litosfera a partir de su curvamiento bajo cargas, la glaciación y desglaciación (midiendo el rebote posglacial) o la erosión de los continentes.

Las litosferas térmica y sísmica tienen espesores equivalentes. En general, el espesor de la litosfera elástica es mayor a los otros dos.

AREAS OCEANICAS Y CONTINENTALES

Se ha convenido en definir geográficamente como continentes a las tierras emergidas, y como océanos a las tierras sumergidas. No obstante, estos términos varían si nos basamos en criterios geológicos y geofísicos, de tal forma que la línea costera no es el límite real entre continente y océano.

Así, se denomina área continental al espacio que ocupan las tierra emergidas más el precontinente, es decir la tierra firme más la llamada plataforma continental que en algún momento fueron tierras emergidas, y que fueron transformadas en plataformas por efecto de la erosión. Por su parte, a las tierras sumergidas, excluidas las plataformas continentales, se les denomina Área oceánica

CUENCAS OCEANICAS

Una cuenca oceánica (o cubeta oceánica) es una depresión muy extensa, relativamente uniforme, de contornos más o menos redondeados, que constituyen el fondo de los océanos. Hidrológicamente, una cuenca oceánica puede ser cualquier lugar de la Tierra que está cubierta por agua del mar,  pero geológicamente, las cuencas oceánicas son amplias depresiones geológicas que quedan por debajo del nivel del mar

ISOSTASIA

La isostasia fue enunciada como principio a finales del siglo XIX. Es la condición de equilibro que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de sus diferentes partes. Se resuelve en movimientos verticales (epirogénicos) y está fundamentada en el principio de Arquímedes. Se enuncia: la corteza flota sobre el manto como un iceberg en el océano; o, el sial flota sobre el sima como un iceberg en el océano. El principio básico es que para que un cuerpo flote sobre otro este debe ser más denso, con lo que se sitúa debajo. El material que flota se hunde en un porcentaje variable, pero siempre tiene parte de él emergido. Así, la condición de flotabilidad no depende del tamaño y cuando la parte emergida pierde volumen y peso la parte sumergida asciende para compensarlo. Cada bloque individual, ya sea este una placa o un bloque delimitado por fallas, tiende a alcanzar este equilibrio.

El equilibrio isostático puede romperse por un movimiento tectónico o el deshielo de un inlandsis. La isostasia es fundamental para el relieve de la Tierra. Los continentes son menos densos que el manto, y también que la corteza oceánica. Cuando la corteza continental se pliega acumula gran cantidad de materiales en una región concreta. Terminado el ascenso comienza la erosión. Los materiales se depositan, a la larga, fuera de la cadena montañosa, con lo que esta pierde peso y volumen. Las raíces ascienden para compensar esta pérdida dejando en superficie los materiales que han estado sometidos a un mayor proceso metamórfico, y que se han convertido en granito. Este granito ascendido forma escudos o macizos antiguos rígidos, y que no se pliegan ante una nueva orogenia, sino que se rompe formando un relieve fallado. Cada uno de los bloques en los que se rompe el escudo, de diferentes tamaños, también tiende a alcanzar el equilibrio isostático. Los reajustes, ascensos y hundimientos, de unos bloques con respecto a los otros generan pequeños terremotos.

 

TEORIA DE ISOSTASIA

La isostasia es la condición de equilibrio que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de sus partes. Se resuelve en movimientos verticales (epirogénicos) y está fundamentada en el principio de Arquímedes. Fue enunciada como principio a finales del siglo XIX.

El equilibrio isostático puede romperse por un movimiento tectónico o el deshielo de una capa de hielo. La isostasia es fundamental para el relieve de la Tierra. Los continentes son menos densos que el manto, y también que la corteza oceánica. Cuando la corteza continental se pliega acumula gran cantidad de materiales en una región concreta. Terminado el ascenso, comienza la erosión. Los materiales se depositan, a la larga, fuera de la cadena montañosa, con lo que ésta pierde peso y volumen. Las raíces ascienden para compensar esta pérdida dejando en superficie los materiales que han estado sometidos a un mayor proceso metamórfico.

DERIVA CONTINENTAL

La deriva continental es el desplazamiento de las masas continentales unas respecto a otras. Esta hipótesis fue desarrollada en 1912 por el alemán Alfred Wegenera partir de diversas observaciones empíricas, pero no fue hasta los años 60, con el desarrollo de la tectónica de placas, cuando pudo explicarse de manera adecuada el movimiento de los continentes.

La teoría original de Alfred Wegene

La teoría de la deriva continental fue propuesta originalmente por Alfred Wegener en 1912, quien la formula basándose, entre otras cosas, en la manera en que parecen encajar las formas de los continentes a cada lado del Océano Atlántico, como África y Sudamérica (de lo que ya se habían percatado anteriormente Benjamin Franklin y otros). También tuvo en cuenta el parecido de la fauna fósil de los continentes septentrionales y ciertas formaciones geológicas. Más en general, Wegener conjeturó que el conjunto de los continentes actuales estuvieron unidos en el pasado remoto de la Tierra, formando un supercontinente, denominado Pangea, que significa "toda la tierra". Este planteamiento fue inicialmente descartado por la mayoría de sus colegas, ya que su teoría carecía de un mecanismo para explicar la deriva de los continentes. En su tesis original, propuso que los continentes se desplazaban sobre otra capa más densa de la Tierra que conformaba los fondos oceánicos y se prolongaba bajo ellos de la misma forma en que uno desplaza una alfombra sobre el piso de una habitación. Sin embargo, la enorme fuerza de fricción implicada, motivó el rechazo de la explicación de Wegener, y la puesta en suspenso, como hipótesis interesante pero no probada, de la idea del desplazamiento continental. En síntesis, la deriva continental es el desplazamiento lento y continuo de las masas continentales.

La teoría en la actualidad

La teoría de la deriva continental, junto con la de la expansión del fondo oceánico, quedaron incluidas en la teoría de la tectónica de placas, nacida en los años 1960 a partir de investigaciones de Robert Dietz, Bruce Heezen, Harry Hess, Maurice Edwing, Tuzo Wilson y otros. Según esta teoría, el fenómeno del desplazamiento sucede desde hace miles de millones de años gracias a la convección global en el manto (exceptuando la parte superior rígida que forma parte de la litosfera), de la que depende que la litosfera sea reconfigurada y desplazada permanentemente.

Se trata en este caso de una explicación consistente, en términos físicos, que aunque difiere radicalmente acerca del mecanismo del desplazamiento continental, es igualmente una teoría movilista, que permitió superar las viejas interpretaciones fijistas de la orogénesis (geosinclinal y contraccionismo) y de la formación de los continentes y océanos. Por esto, Wegener es considerado, con toda justicia, su precursor y por el mismo motivo ambas teorías son erróneamente consideradas una sola con mucha frecuencia.

Pruebas de la geología

Se basaban en los descubrimientos a partir de esta ciencia. Cuando Wegener reunió todos los continentes en Pangea, descubrió que existían cordilleras con la misma edad y misma clase de rocas en distintos continentes que según él, habían estado unidos. Estos accidentes se prolongaban a una edad que se pudo saber calculando la antigüedad de los orógenos.´

 

TECTONICA DE PLACAS

La tectónica de placas (del griego τεκτονικός, tektonicós, "el que construye") es una teoría geológica que explica la forma en que está estructurada la litósfera (la porción externa más fría y rígida de la Tierra). La teoría da una explicación a las placas tectónicas que forman la superficie de la Tierra y a los desplazamientos que se observan entre ellas en su movimiento sobre el manto terrestre fluido, sus direcciones e interacciones. También explica la formación de las cadenas montañosas (orogénesis). Así mismo, da una explicación satisfactoria de por qué los terremotos y los volcanes se concentran en regiones concretas del planeta (como el cinturón de fuego del Pacífico) o de por qué las grandes fosas submarinas están junto a islas y continentes y no en el centro del océano.

Las placas tectónicas se desplazan unas respecto a otras con velocidades de 2,5 cm/año^[1] lo que es, aproximadamente, la velocidad con que crecen las uñas de las manos. Dado que se desplazan sobre la superficie finita de la Tierra, las placas interaccionan unas con otras a lo largo de sus fronteras o límites provocando intensas deformaciones en la corteza y litosfera de la Tierra, lo que ha dado lugar a la formación de grandes cadenas montañosas (verbigracia los Andes y Alpes) y grandes sistemas de fallas asociadas con éstas (por ejemplo, el sistema de fallas de San Andrés). El contacto por fricción entre los bordes de las placas es responsable de la mayor parte de los terremotos. Otros fenómenos asociados son la creación de volcanes (especialmente notorios en el cinturón de fuego del océano Pacífico) y las fosas oceánicas.

Las placas tectónicas se componen de dos tipos distintos de litosfera: la corteza continental, más gruesa, y la corteza oceánica, la cual es relativamente delgada. La parte superior de la litosfera se le conoce como Corteza terrestre, nuevamente de dos tipos (continental y oceánica).

Esto significa que una placa litosférica puede ser una placa continental, una oceánica, o bien de ambos, si fuese así se le denomina placa mixta.

Uno de los principales puntos de la teoría propone que la cantidad de superficie de las placas (tanto continental como oceánica) que desaparecen en el manto a lo largo de los bordes convergentes de subducción está más o menos en equilibrio con la corteza oceánica nueva que se está formando a lo largo de los bordes divergentes (dorsales oceánicas) a través del proceso conocido como expansión del fondo oceánico. También se suele hablar de este proceso como el principio de la "cinta transportadora". En este sentido, el total de la superficie en el globo se mantiene constante, siguiendo la analogía de la cinta transportadora, siendo la corteza la cinta que se desplaza gracias a las fuertes corrientes convectivas de la astenósfera, que hacen las veces de las ruedas que transportan esta cinta, hundiéndose la corteza en las zonas de convergencia, y generándose nuevo piso oceánico en las dorsales.

ORIGEN DE LAS PLACAS TECTOCNICAS

Se piensa que su origen se debe a corrientes de convección en el interior del manto terrestre, en la capa conocida como astenosfera, las cuales fragmentan a la litosfera. 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. En el caso de la Tierra se sabe, a partir de estudios de reajuste glaciar, que la astenosfera se comporta como un fluido en escalas de tiempo de miles de años y se considera que la fuente de calor es el núcleo terrestre. Se estima que éste tiene una temperatura de 4500 °C. De esta manera, las corrientes de convección en el interior del planeta contribuyen a liberar el calor original almacenado en su interior, que fue adquirido durante la formación de la Tierra.

Así, en zonas donde dos placas se mueven en direcciones opuestas (como es el caso de la placa Africana y de Norteamérica, que se separan a lo largo de la cordillera del Atlántico) las corrientes de convección forman nuevo piso oceánico, caliente y flotante, formando las cordilleras meso-oceánicas o centros de dispersión. Conforme se alejan de los centros de dispersión las placas se enfrían, tornándose más densas y hundiéndose en el manto a lo largo de zonas de subducción, donde el material litosférico es fundido y reciclado.

Una analogía frecuentemente empleada para describir el movimiento de las placas es que éstas "flotan" sobre la astenósfera como el hielo sobre el agua. Sin embargo, esta analogía es parcialmente válida ya que las placas tienden a hundirse en el manto como se describió anteriormente