La Tierra

Vista desde el espacio, la Tierra tiene el aspecto de una brillante esfera de color azul, con espirales de nubes blancas que cubren los vastos océanos y las masas continentales de formas irregulares con distintos tonos de verde, amarillo, marrón y blanco. La superficie de la Tierra, en efecto, esta constituida principalmente por agua (alrededor del 70 %); su temperatura y su atmósfera, formada por una mezcla de nitrógeno y oxígeno de densidad media, reúnen las condiciones idóneas para el desarrollo de la vida, o al menos de las únicas formas de vida que conocemos en el universo.


La Tierra desde la Estación Espacial Internacional

La Tierra gira alrededor del Sol a una distancia aproximada de 150 millones de kilómetros, empleando 365,25 días en recorrer su órbita elíptica. El planeta completa una rotación sobre su eje cada 24 horas aproximadamente. Su forma no es en realidad esférica, sino ligeramente abultada en su ecuador. El diámetro de la Tierra en el ecuador es de unos 12.760 kilómetros, mientras que en los polos es de 12.720 kilómetros. La circunferencia de la Tierra mide unos 40.000 kilómetros en el ecuador.

La Luna, el único satélite natural de la Tierra, orbita alrededor de nuestro planeta a una distancia promedio de aproximadamente 385.000 kilómetros. Algunos científicos creen que la Tierra y la Luna deberían considerarse en realidad un planeta doble, puesto que la Luna es proporcionalmente más grande respecto a la Tierra que las lunas o satélites naturales de la mayoría de los demás planetas.

A diferencia de los planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano), que están compuestos principalmente de gases ligeros, la Tierra está formada por elementos pesados, como el hierro y el níquel, y por lo tanto es mucho más densa. Debido a las colisiones que la formaron hace unos 4.500 millones de años, inicialmente la Tierra se hallaba en estado incandescente; el enfriamiento del planeta, como puede imaginarse, fue un proceso muy lento y gradual. Sus componentes empezaron a agruparse según su densidad: los abundantes elementos pesados, el hierro y el níquel, formaron el núcleo de la Tierra; en el exterior del núcleo, los distintos materiales se comprimieron en una sustancia también densa pero plegable cuando es sometida a fuertes presiones, constituyendo la capa denominada manto. Finalmente, en la superficie de la Tierra se formó un caparazón delgado de roca fría, rica en sílice, que recibe el nombre de corteza; la formación de la corteza a partir de la masa fundida inicial sólo fue posible tras un progresivo enfriamiento que requirió 500 millones de años.

La atmósfera de la Tierra

La atmósfera de la Tierra es la única atmósfera planetaria del sistema solar dotada de las condiciones necesarias para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos. Se compone fundamentalmente de un 78 % de nitrógeno y un 21 % de oxígeno; el 1% restante incluye una serie de gases diversos, entre los que predomina el argón.

Se han propuesto varias teorías para explicar el origen de estos gases. Una de ellas afirma que, cuando se formó la Tierra, los gases quedaron atrapados en capas de roca debajo de la superficie. Esos gases terminaron por escapar, principalmente a través de las erupciones volcánicas, para formar la atmósfera.

El vapor de agua, la sustancia expelida en mayor abundancia, se condensó para formar los océanos. El dióxido de carbono era el segundo en orden de abundancia, pero la mayor parte se disolvió en las aguas oceánicas o se alteró químicamente reaccionando con otras sustancias de las rocas. El nitrógeno se emitía en cantidades pequeñas, pero no modificó su forma actual debido a que su temperatura de condensación es muy baja y nunca participó en reacciones; por esta razón, el nitrógeno es el gas más abundante en la atmósfera en la actualidad. El oxígeno comenzó a formar parte de la atmósfera de la Tierra en una fase más tardía, iniciada hace unos 450 millones de años, cuando aparecieron las plantas y se difundieron por todo el planeta: a través de la fotosíntesis, las plantas verdes convirtieron grandes cantidades de dióxido de carbono en oxígeno.

Otra teoría más reciente relativa a la formación de la atmósfera inicial de la Tierra sostiene que los gases que la integraban fueron depositados por los cometas. Los restos de cometas han revelado que contienen carbono y nitrógeno aproximadamente en la misma proporción que la atmósfera primitiva. Durante la primera etapa de su desarrollo, la Tierra fue el blanco de repetidos impactos de cometas.


Capas de la atmósfera

Casi toda la masa de la atmósfera está contenida en los primeros 85 kilómetros por encima de la superficie de la Tierra. Esta atmósfera relativamente delgada funciona sin embargo como una capa con un benéfico poder aislante. La luz visible del Sol pasa a través de ella y calienta la superficie; el calor resultante (en forma de radiación infrarroja) es irradiado desde la superficie, pero el dióxido de carbono, el metano y el vapor de agua contenidos en la atmósfera evitan que esa energía se escape en su totalidad hacia el espacio exterior.

Estas sustancias (denominadas gases de efecto invernadero, pues actúan como la cubierta traslúcida de un invernadero) absorben la mayor parte del calor irradiado y lo reemiten nuevamente hacia la superficie, manteniendo el planeta en temperaturas relativamente estables y cálidas. En las últimas décadas, la contaminación ha incrementado sensiblemente los niveles de concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, originando el calentamiento global, es decir, una lenta pero continuada elevación de la temperatura media del planeta que constituye uno de los grandes desafíos ecológicos del mundo actual.

Al mismo tiempo que contribuyen a la conservación de calor, ciertos gases de la atmósfera bloquean el paso a formas peligrosas de radiación, impidiendo que lleguen a la superficie. Entre ellas se encuentran los rayos X y la radiación ultravioleta, que son absorbidas por la capa de ozono, situada a unos 24 kilómetros de altura. También la capa de ozono se vio amenazada por los efectos perniciosos de la contaminación, pero, tras la prohibición de las sustancias más peligrosas (Protocolo de Montreal, 1987), el llamado «agujero de la capa de ozono» parece haber remitido.

La superficie de la Tierra

Masas continentales secas y océanos se distribuyen irregularmente sobre la superficie de la Tierra. Los continentes ocupan aproximadamente 148,9 millones de kilómetros cuadrados, mientras que los océanos cubren cerca de 361,3 millones de kilómetros cuadrados.

Las masas continentales están en una permanente, aunque lenta, dinámica de cambio: se trasladan, chocan y se separan según un proceso denominado tectónica de placas. Las placas están constantemente en movimiento porque el interior de la Tierra es dinámico, con su núcleo externo todavía en estado de fusión (líquido) y con corrientes convectivas (circulantes) a gran escala en el manto superior. Esta especie de horno gigantesco que se halla bajo la superficie provoca en los continentes desplazamientos de apenas unos pocos centímetros por año, suficientes no obstante para producir efectos y fenómenos geológicos perceptibles a escala humana. El ciclo permanente de formación de montañas y cordilleras (originado por el movimiento de las placas de la corteza) y de erosión (debida al viento y al agua) ha moldeado todas las formas actuales de la superficie de la Tierra.


Principales placas tectónicas

La Tierra está principalmente cubierta de agua. El inmenso océano Pacífico cubre alrededor de la mitad del globo. Ya en la época de la formación de la corteza, vastas zonas de la litosfera estaban más bajas que otras y formaban cuencas enormes; en los primeros tiempos de la historia del planeta, el vapor de agua de la atmósfera primordial se condensó en forma de lluvias que llenaron de agua dichas cuencas. El impacto de cometas, cuyo núcleo estaba formado por hielo y agua, aportó agua adicional a la Tierra.

En la atmósfera, lo mismo que en los océanos, se producen vastos movimientos circulatorios. Enormes corrientes de agua caliente y fría, y de aire caliente y frío, circulan respectivamente por los océanos y la atmósfera. Las pautas de circulación son motivadas por las diferencias de temperaturas entre zonas adyacentes y por la rotación de la Tierra, que ayuda a crear flujos circulares. Los océanos tienen un papel fundamental en las pautas globales del clima de nuestro planeta. Las tormentas se generan esencialmente por la humedad atmosférica procedente de la evaporación de los océanos, que son la fuente principal de esa humedad. Los océanos responden de una forma más moderada a los variaciones de la energía solar (día y noche, verano e invierno) que los continentes, de modo que la temperatura es mucho más estable en los mares que en tierra firme.

Estructura interna de la Tierra

A pesar de su inaccesibilidad, no son pocos los conocimientos que la ciencia ha logrado reunir sobre la composición y estructura del interior del planeta. Ciertamente no puede averiguarse gran cosa con la observación directa: la distancia desde la superficie terrestre hasta su centro es de alrededor de 6.378 kilómetros; el pozo más profundo que se ha perforado alcanzó los 15 kilómetros de profundidad, lo que representa el 0,2 % de la distancia al centro de la Tierra. Las perforaciones, por tanto, sólo resultan útiles para estudiar las capas de rocas cercanas a la superficie.

Pero los geólogos han conseguido información sobre las capas más remotas del interior de la Tierra a partir de otras fuentes. Así, se sabe que algunas rocas encontradas en la superficie terrestre se originaron en zonas profundas de la corteza y del manto. Del mismo modo, los meteoritos que caen en el planeta también son representativos de las rocas del manto y del núcleo de la Tierra: los fragmentos de meteoros proceden presumiblemente del interior de cuerpos extraterrestres de nuestro sistema solar que han explotado en mil pedazos, por lo que es probable que la composición del núcleo de nuestro propio planeta sea muy similar a la de estos viajeros extraterrestres.

Las ondas sísmicas, es decir, las vibraciones causadas por un terremoto, constituyen otra importante y valiosa fuente de información, aunque más indirecta. Cuando se produce un terremoto en algún lugar de la Tierra, las ondas sísmicas se desplazan hacia el exterior desde el hipocentro o punto en que se originó el terremoto. La velocidad, el movimiento y la dirección de estas ondas sísmicas cambia espectacularmente cuando atraviesan las zonas de transición que separan las distintas capas que componen el interior del planeta.


Las desviaciones de las ondas sísmicas longitudinales y transversales (P y S)
aportan valiosas informaciones sobre la estructura interna de la Tierra

El análisis cuidadoso de los datos sísmicos, método que recibe el nombre de detección subsuperficial, ha permitido establecer hipótesis plausibles sobre el grosor y la composición de las distintas capas observadas: la corteza, el manto superior, el manto inferior, el núcleo externo y el núcleo interno. Entre algunas de estas capas se encuentran zonas de transición denominadas discontinuidades, como la discontinuidad de Mohorovicic, la de Gutenberg y la de Lehmann. El grosor de la corteza o capa exterior oscila entre los seis y los setenta kilómetros. El manto se extiende hasta una profundidad de aproximadamente 2.900 kilómetros. Más allá de esta profundidad y hasta el centro se encuentra el núcleo; a 4,890 kilómetros de la superficie, una zona de transición separa el núcleo externo, líquido, del núcleo interno, en estado sólido.

La corteza

La corteza, el delgado caparazón de rocas que cubre el globo, contiene todas las montañas, valles, océanos y llanuras que forman la superficie del planeta. Cabe distinguir entre dos tipos de corteza: la corteza continental, situada debajo de los continentes, y la corteza oceánica, que se encuentra debajo de los océanos. La corteza continental, de color más claro, es más delgada -y por lo tanto de menor peso- que la corteza oceánica, de color más oscuro. La corteza está compuesta principalmente de minerales que contienen los elementos calcio, aluminio, magnesio, hierro, silicio, sodio, potasio y oxígeno.

Entre la corteza (tanto la oceánica como la continental) y el manto superior se encuentra una zona de transición sísmica diferenciada: la discontinuidad de Mohorovicic, también llamada comúnmente como discontinuidad de Moho. Fue descubierta en 1909 por el geofísico croata Andrija Mohorovicic (1857-1936). Esta área fronteriza señala el punto en el que las ondas sísmicas aumentan su velocidad en su desplazamiento por el interior de la Tierra. Puesto que las ondas sísmicas se desplazan con mayor rapidez a través de un material más denso, Mohorovicic razonó que debía existir una transición brusca del material rocoso de la corteza terrestre a las rocas más densas que constituyen la cobertura superior del manto. La discontinuidad de Moho es una zona de transición relativamente estrecha, de un grosor estimado de entre 0,2 y 3 kilómetros.

El manto

El manto se compone principalmente de minerales que contienen magnesio, hierro, silicio y oxígeno. Desde un punto de vista estático, basándose en su composición, se distingue entre un manto superior (hastalos 670 kilómetros de profundidad) y otro inferior (hasta los 2.900 kilómetros). Pero desde una perspectiva dinámica, y atendiendo a su comportamiento mecánico, la corteza y una pequeña porción del manto superior constituyen la capa denominada litosfera, nombre formado a partir de la raíz griega lithos («piedra») que sugiere su principal característica: su rigidez.


Modelos estático y dinámico de la estructura de la Tierra

En la base de la litosfera, a una profundidad de alrededor de 75 kilómetros, se encuentra otra zona de transición sísmica diferenciada. A este nivel, todas las ondas sísmicas parecen ser absorbidas más intensamente que en cualquier otro lugar del interior de la Tierra. Los científicos interpretan que la capa situada bajo la litosfera es una zona en la que el material está parcialmente fundido. Esta zona «blanda», denominada astenosfera (por la palabra griega asthenes, que significa «débil»), se extiende hasta una profundidad de alrededor de 350 kilómetros.

A lo largo de la zona de contacto entre la litosfera y la astenosfera, la litosfera es «cargada a cuestas» por la más débil y menos rígida astenosfera, que parece estar en movimiento continuo. Este movimiento crea tensiones en las capas rígidas de rocas situadas sobre ella, y las losas o placas de la litosfera son forzadas a empujarse entre sí, de forma parecida a como lo harían cubitos de hielo que flotaran sobre aguas turbulentas. Este movimiento de las placas de la litosfera, que recibe el nombre de tectónica de placas, es el responsable de los terremotos, de cierto tipo de actividad volcánica y de la deriva de los continentes.

El núcleo

A una profundidad de 2.900 kilómetros se produce otra brusca alteración en las pautas de las ondas sísmicas. El área de transición situada bajo el manto inferior recibe el nombre del geólogo norteamericano Beno Gutenberg (1889-1960); al atravesar en este nivel, conocido como discontinuidad de Gutenberg o frontera manto-núcleo, algunas ondas sísmicas desaparecen completamente, lo que indica el material que se halla debajo es líquido; a este mismo nivel se produce un repentino aumento de temperatura, que se incrementa de golpe en más de 700 °C.

Entre los 2.900 y los 4.980 kilómetros de profundidad se extiende, en efecto, una nueva capa: el núcleo externo. Se cree que este núcleo exterior, líquido y caliente, está formado principalmente por hierro, y que las corrientes eléctricas en los fluidos del núcleo externo son las responsables del campo magnético de la Tierra.

Al alcanzar el interior del núcleo terrestre (a una profundidad de aproximadamente 5.120 kilómetros), las ondas sísmicas que quedan después de haber pasado a través del núcleo externo líquido se aceleran, lo que indica que el material del núcleo interno es sólido. El cambio entre los estados sólido y líquido del núcleo se debe probablemente a las inmensas presiones que reinan a esta profundidad. Basándose en la composición de los fragmentos de meteoritos que caen sobre la Tierra, los científicos suponen que el núcleo interno está compuesto de hierro y de una pequeña cantidad de níquel.

La vida en la Tierra

El origen de la vida en la Tierra no se conoce plenamente. Se supone que, ya en los mismos inicios de la formación del planeta, la acción de las radiaciones ultravioleta y de los rayos de las tormentas sobre los gases de la atmósfera primitiva originó moléculas orgánicas que se depositaron en los océanos. Esta teoría, formulada por primera vez por el bioquímico ruso Alexandr Oparin (El origen de la vida sobre la Tierra, 1936), encontró confirmación en experimentos como los que realizó en 1953 el científico estadounidense Stanley Miller, que obtuvo aminoácidos recreando en un laboratorio la composición y las condiciones ambientales de la atmósfera primitiva.


Stanley Miller

Pero aun siendo constituyentes fundamentales de las proteínas, que son a su vez los principales componentes de las células, los aminoácidos no pueden, obviamente, considerarse seres vivos. Aunque se han formulado hipótesis plausibles, los mecanismos por los que tales compuestos orgánicos llegaron a agruparse y organizarse hasta constituir microorganismos capaces de reproducirse siguen siendo un enigma para la biología. En cualquier caso, parece demostrado que los primeros seres unicelulares aparecieron en los océanos primigenios hace unos 4.000 millones de años, es decir, unos 500 años después de la formación del planeta. Estos organismos elementales evolucionaron lentamente hacia formas de vida cada vez más complejas.

En una etapa posterior (hace unos 450 millones de años), la vida pasó de los océanos a los continentes, y una vez logró afirmarse en ellos, se difundió con rapidez. En unos 200 millones de años, los bosques se extendieron por los continentes y los primeros anfibios evolucionaron hasta convertirse en dinosaurios. Tras la extinción de los dinosaurios (hace 65 millones de años), los mamíferos pasaron a ser los vertebrados predominantes. Sólo en los últimos dos millones de años de la historia de la Tierra hizo su aparición el hombre.