Los recientes avances en geocronología, o datación de rocas, permiten a los geólogos medir la desintegración radiactiva y asignar edades absolutas muy precisas a los eventos geológicos. En otro estudio, los científicos encontraron evidencia isotópica de un cambio repentino a una tectónica de placas primitiva que data de hace unos 3.800 millones de años. El descubrimiento sugiere que, para entonces, ya había comenzado una forma simple de subducción en al menos un lugar del planeta. Además, un lago africano rodeado de árboles ha proporcionado datos sobre el campo magnético de la Tierra durante los últimos 150.000 años.
Desde el origen de la vida hasta las extinciones masivas, la Tierra ha experimentado cambios increíbles en sus 4.600 millones de años. Con una historia tan larga, ¿cómo pueden los investigadores rastrear qué sucedió y cuándo?
El sistema que muchos científicos han adoptado es la Escala Internacional de Tiempo Geológico (descrita aquí en la Carta Cronoestratigráfica Internacional), que divide el tiempo geológico en cinco unidades. De la más larga a la más corta y precisa, estas unidades son eones, eras, épocas, períodos y eras.
Las diferentes etapas del tiempo geológico “se definen por cambios visibles en el registro fósil”, afirma Jacqueline Gill, profesora asociada de paleoecología y ecología vegetal en la Universidad de Maine. Los fósiles son una herramienta útil en esta labor de datación por varias razones. En primer lugar, es probable que la vida haya existido durante aproximadamente el 90 % de la existencia de la Tierra, por lo que la historia de la Tierra es paralela a la de la vida. Los fósiles también son útiles porque los cambios en el registro fósil reflejan cambios en la ecología, la relación entre los seres vivos y su entorno. Estos cambios en la ecología de la Tierra tienden a reflejar eventos importantes en la historia del planeta, según livescience.com.
Uno de los momentos más importantes de la historia geológica fue la transición de la Era Mesozoica a la Era Cenozoica, hace unos 65 millones de años. Este cambio fue causado por el impacto de un asteroide que finalmente extinguió a los dinosaurios no aviares.
Carta Cronoestratigráfica Internacional 2020. Comisión Internacional de Estratigrafía, stratigraphy.org
No se necesita una máquina del tiempo para apreciar la magnitud de los cambios entre las eras Mesozoica y Cenozoica. Un examen minucioso de una capa de roca puede ser suficiente para ayudar a un investigador a determinar su edad. Por ejemplo, el mismo impacto que se cree que puso fin a la era Mesozoica y marcó el comienzo de la era Cenozoica está marcado por una capa que contiene niveles inusualmente altos de iridio, un compuesto mucho más común en los meteoritos que en la corteza terrestre.
Otros cambios en las proporciones minerales y elementales también pueden servir como evidencia de la turbulenta historia de la Tierra. Por ejemplo, hace poco más de 5 millones de años, la actividad tectónica cerró el Estrecho de Gibraltar, lo que provocó la contracción del Mar Mediterráneo y un drástico aumento de su composición mineral. Este evento ocurrió durante el Período Messiniense y marcó el final del Mioceno y el comienzo del Plioceno, hace unos 5,3 millones de años.
Según Karl Wegmann, profesor asociado de geología en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, «hoy en día se ven depósitos de sal y yeso en muchos países que rodean el Mediterráneo y están expuestos como rocas por encima del nivel actual del mar» debido a la actividad tectónica en los millones de años transcurridos desde que esto ocurrió por última vez.
En el Monumento Nacional Grand Staircase-Escalante se pueden observar diferentes capas de roca depositadas a lo largo del tiempo en un cañón de ranura en Utah. Shutterstock
Los recientes avances en geocronología, o datación de rocas, permiten a los geólogos medir la desintegración radiactiva y asignar edades absolutas muy precisas a los eventos geológicos. Para ello, los geocronólogos calculan la edad de las rocas comparando las proporciones de ciertos isótopos, o elementos que tienen un número de neutrones en sus núcleos diferente al normal. Todos estos enfoques encajan a la perfección para ofrecer a los investigadores un lenguaje común para analizar el pasado remoto.
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La escala de tiempo geológico es una herramienta científica, pero también un artefacto histórico. Las mediciones objetivas de propiedades como la desintegración radiactiva pueden indicar a los investigadores cuándo se formaron las capas de roca, pero corresponde a los científicos, a menudo basándose en el trabajo de sus predecesores, decidir cómo segmentar los datos en marcos temporales geológicos. Uno de los temas más polémicos de la cronoestratigrafía es cómo definir nuestro propio tiempo.
“El Holoceno es una época bastante arbitraria”, dijo Gill. El Holoceno comenzó hace unos 12.000 años, cuando la Tierra empezó a calentarse tras la última glaciación. Pero el final de esa glaciación, aunque coincidió con la transición a una nueva época, no tiene mayor relevancia geológica que el final de las glaciaciones anteriores, añadió Gill.
Incluso hoy, los científicos siguen nombrando nuevas ventanas temporales, incluyendo la Era Chibani, llamada así por la prefectura japonesa donde se encontraron los sedimentos que definen su edad. Muchos científicos, entre otros, argumentan que el reciente impacto humano en el planeta justifica la declaración de una nueva época, el Antropoceno, mientras que otros afirman que el Capitaloceno captura con mayor precisión los sistemas sociales que tanto han moldeado el planeta desde la Revolución Industrial.
¿Pueden crecer las piedras? Para explicar cómo y por qué, hablemos primero de otra pregunta importante: ¿qué es una piedra?
Una roca es un conjunto de minerales. Un mineral es un monocristal compuesto de elementos como silicio, oxígeno y carbono. Un mineral se convierte en roca cuando existen múltiples cristales, independientemente de si la roca está compuesta por muchos tipos diferentes de minerales o todos del mismo tipo.
Cuando el agua fluye a la superficie en aguas termales como Mammoth Hot Springs en el Parque Nacional de Yellowstone (imagen aquí), se forman enormes formaciones de travertino. Jim Pico, Servicio de Parques Nacionales.
En las cuevas, las rocas crecen porque el agua que corre por las paredes o gotea del techo deja minerales en las paredes o el suelo. Las rocas cavernarias suelen estar compuestas de minerales como calcita, aragonito, ópalo, calcedonia y otros. Las rocas formadas por este goteo se llaman estalactitas cuando crecen del techo y estalagmitas cuando crecen del suelo.
El llamado Teatro de Títeres del Parque Nacional de las Cavernas de Carlsbad alberga una vasta colección de estalactitas y columnas de paja. Foto del Servicio Nacional de Parques/Peter Jones
Un tipo de roca llamada travertino crece en manantiales donde el agua fluye del subsuelo a la superficie. Es frecuente encontrar grandes formaciones de travertino alrededor de las aguas termales, ya que el agua tibia contiene más minerales que el agua fría. La famosa fuente termal Mammoth Hot Spring, en el Parque Nacional de Yellowstone, tiene solo unos 8000 años de antigüedad, pero sus depósitos de travertino tienen un espesor de 73 metros (239 pies) y cubren más de 4 kilómetros cuadrados (1,5 millas cuadradas) de terreno.
Algunas rocas crecen cuando los metales disueltos se precipitan del agua de mar o del agua dulce. Estos llamados nódulos, como los nódulos de manganeso que se muestran aquí, se encuentran en el fondo de todos los océanos. Niels Brenke, CeNak
El agua también contiene metales disueltos que pueden precipitarse del agua de mar o del agua dulce para formar rocas. Estas rocas se llaman nódulos. Los nódulos de manganeso, hierro, cobre, níquel y cobalto se encuentran en el fondo de todos los océanos. Se forman capa a capa, como una perla. (Las perlas son técnicamente rocas, aunque son producidas por ostras). Cada capa hace que el nódulo sea un poco más grande.
Los nódulos de manganeso crecen muy lentamente, típicamente menos de 1 centímetro por millón de años. Debido a su lentitud, algunos de los nódulos más grandes pueden tener 10 millones de años. Los nódulos metálicos también crecen en agua dulce, generalmente cuando el agua fluye a través de las rocas y deja depósitos de minerales metálicos, como el mármol Moqui del suroeste de Estados Unidos. Incluso se han encontrado nódulos metálicos en Marte.
Se han descubierto nódulos metálicos en Marte, como estos granos esféricos microscópicos llamados «arándanos». NASA
Las rocas metamórficas que han sido sometidas a calor, presión o ambas pueden volverse más resistentes (más difíciles de romper) y pesadas. Las rocas metamórficas son uno de los tres tipos principales de rocas; los otros dos son las rocas ígneas y las sedimentarias. Los minerales de la roca original se transforman por el calor y la presión (a veces también se forman nuevos minerales). Las rocas metamórficas se vuelven más resistentes cuando el calor y la presión hacen que sus minerales se adhieran con mayor fuerza. Además, la densidad de una roca puede aumentar si se somete a presión, compactando la misma cantidad de material en un espacio (volumen) más pequeño. «Esto hace que un trozo de roca metamórfica se sienta más pesado que un trozo del mismo tamaño de la roca original», dijo BlackEagle.
Pequeños cristales descubiertos en Sudáfrica contienen evidencia de un cambio repentino en la superficie del planeta hace 3.800 millones de años.
Estos cristales, cada uno de ellos no más grande que un grano de arena, muestran que alrededor de esa época la corteza terrestre se dividió y comenzó a moverse, un precursor del proceso conocido como tectónica de placas.
Los hallazgos proporcionan información sobre la evolución de la Tierra como planeta y pueden ayudar a responder preguntas sobre los posibles vínculos entre la tectónica de placas y la evolución de la vida, dijo la autora principal del estudio, Nadja Drabon, profesora de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad de Harvard.
Hoy en día, las piezas del rompecabezas de la corteza rígida flotan en un océano pegajoso y caliente de magma en el manto, la capa media de la Tierra. Estos fragmentos de la corteza se rozan entre sí, se sumergen en las llamadas zonas de subducción y se impulsan mutuamente hacia arriba, creando montañas y dorsales oceánicas, forjando volcanes y causando terremotos que sacuden el planeta regularmente. El hundimiento de las placas tectónicas también produce nueva roca en las zonas de subducción, que interactúa con la atmósfera, absorbiendo dióxido de carbono. Este proceso hace que la atmósfera sea más propicia para la vida y mantiene el clima más estable.
Pero no siempre fue así. Cuando la Tierra era joven y cálida, durante el Eón Hádico (hace entre 4.600 y 4.000 millones de años), el planeta estuvo cubierto primero por un océano de magma y luego, al enfriarse, por una superficie de roca sólida.
El momento exacto en que esta superficie se quebró y sus partes comenzaron a moverse es objeto de un intenso debate. Algunos estudios estiman que la tectónica de placas comenzó hace tan solo 800 millones de años, mientras que otros sugieren que el sistema tiene al menos 2000 millones de años.
Cristal de circón rojo dorado. Shutterstock
Pero debido a que el planeta recicla constantemente su corteza para formar un manto, casi no hay rocas antiguas en la superficie que ayuden a resolver el debate. Antes de este estudio, las rocas de entre 2500 y 4000 millones de años constituían solo el 5 % de las rocas en la superficie. Y ninguna roca sobrevivió antes de los 4000 millones de años.
Todo esto cambió en 2018, cuando Drabon y sus colegas descubrieron cristales de circón en una formación de arenisca verde en la Cordillera Barberton Greenstone de Sudáfrica. El equipo encontró 33 circones con edades comprendidas entre los 4100 y los 3300 millones de años.
En un nuevo estudio publicado el 21 de abril de 2025 en la revista AGU Advances, el equipo analizó diferentes isótopos, o versiones de elementos con diferentes números de neutrones, en circones antiguos, así como en muchos circones de otros tiempos y lugares de la Tierra.
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En los isótopos, los científicos han encontrado evidencia de una transición repentina a la tectónica de placas primitiva que data de hace unos 3.800 millones de años. Este descubrimiento sugiere que para entonces, al menos en un lugar del planeta, había comenzado una forma simple de subducción. Aún no se ha determinado si esto ocurrió a escala global, y es probable que el «motor verdaderamente eficiente de placas en movimiento» que existe hoy en día aún no se haya desarrollado.
El análisis isotópico de elementos como el oxígeno, el niobio y el uranio también mostró que las rocas de la superficie contenían agua hace 3.800 millones de años, lo que sugiere que los circones estuvieron atrapados en la corteza oceánica enterrada en el lecho marino primigenio. Y la extrapolación de las muestras más antiguas, de 4.100 millones de años, sugiere que el planeta tenía una corteza sólida hace no más de 4.200 millones de años.
Esto significaría que el mar de magma terrestre solo persistió hasta el Hádico Tardío. Anteriormente se creía que la Tierra simplemente estaba cubierta por un océano de magma hasta hace 3.600 millones de años. El nuevo estudio sugiere que el océano de lava fundida terrestre duró como máximo unos pocos cientos de millones de años antes de que se formara la corteza sólida.
Entonces, ¿qué causó esta transición? Una teoría es que la tectónica de placas simplemente surgió cuando la Tierra se enfrió lo suficiente. También es posible que, como una cuchara de postre que rompe la superficie crujiente de una crème brûlée, enormes rocas espaciales impactaran contra la Tierra y fracturaran su corteza. Otra pregunta intrigante es si la transición de la Tierra a la tectónica de placas temprana contribuyó a la evolución de la vida.
Si bien la evidencia fósil más temprana de vida en la Tierra data de hace unos 3.500 millones de años, las firmas químicas de los procesos biológicos halladas en las proporciones de isótopos de carbono son aún más antiguas. Algunas de ellas se remontan a 3.800 millones de años, aproximadamente la misma época en que comenzó la tectónica de placas.
Un estudio de 150.000 años del campo magnético terrestre revela secretos sobre el clima que existía cuando los primeros humanos se expandieron desde África. Los datos arrojan luz sobre el clima que experimentaron los primeros humanos al expandirse desde África.
Un lago africano rodeado de árboles ha revelado datos sobre el campo magnético de la Tierra durante los últimos 150.000 años.
Un núcleo de roca y sedimento extraído del fondo del lago Chala, un pintoresco lago de cráter en la frontera entre Tanzania y Kenia, contiene un registro de las fluctuaciones del campo magnético del planeta. La roca también contiene información valiosa sobre el clima de los últimos 150.000 años, a medida que los humanos modernos migraban de África a la Península Arábiga y luego a Europa y Asia.
“Se están realizando esfuerzos para comprender qué condiciones llevaron a los humanos a abandonar África y poblar el resto de Eurasia”, afirma Anita Di Chiara, paleomagnetista del Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología de Italia en Roma. Pero para utilizar registros sedimentarios antiguos y reconstruir climas pasados, “necesitamos eras. Necesitamos una manera de datar estos sedimentos”.
Aquí es donde entran en juego los cambios en el campo magnético terrestre. Cuando se forman las rocas, registran el campo magnético mediante pequeños cristales magnéticos que se alinean con el campo en ese momento. La mayoría de estos registros rocosos provienen de zonas cercanas a los polos, donde estas señales son más intensas.
Los científicos han extraído núcleos del fondo del lago Chala (en la imagen superior) para comprender mejor el clima de la Tierra durante los últimos 150.000 años. Jacek_Sopotnicki
Científicos como Di Chiara pueden comparar los cambios magnéticos en las capas de roca de un lugar, como el lago Chala, con capas de todo el mundo donde los investigadores ya conocen la antigüedad de las rocas. También pueden usar capas de roca de eventos conocidos para calibrar los datos. Por ejemplo, el núcleo del lago Chala incluye una capa de ceniza del supervolcán Toba, que entró en erupción en Indonesia hace 74.000 años.
El lago Chala es un lugar especial para obtener estos datos, dijo Di Chiara. Es un lago de cráter, alimentado por la escorrentía de los acantilados y bosques circundantes, en lugar de grandes arroyos o ríos. Esto significa que las capas del fondo del lago no se alteran por eventos puntuales como inundaciones. En cambio, las capas se apilan ordenadamente, temporada tras temporada.
Los investigadores encontraron seis fluctuaciones magnéticas —fluctuaciones temporales, a veces localizadas, del campo magnético— en el registro de 150.000 años de antigüedad, según informaron en abril en la revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems. Una de ellas era una anomalía no observada en ningún otro lugar del registro rocoso. Dichas fluctuaciones podrían deberse a la circulación caótica en el núcleo interno de la Tierra o a interacciones entre el núcleo interno sólido y el núcleo externo líquido.
La excursión magnética probablemente habría pasado desapercibida para los antiguos habitantes de África Oriental, pero hoy en día las fluctuaciones del campo magnético son significativas. Esto se debe a que el campo magnético protege al planeta del viento solar, una corriente de partículas cargadas proveniente del sol. Un campo magnético más débil implica una mayor interrupción de las comunicaciones y los equipos electrónicos debido a estas partículas.
Los datos históricos también ayudarán a los investigadores a predecir cómo se comportará el campo magnético.
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