Tectónica de placas: las cadenas de oruga del planeta.

14.07.2020

Hubo una vez en que se creyó que los continentes estaban siempre en el mismo lugar. Esta idea fue desafiada a finales del siglo XIX. Los exploradores encontraron pistas de un pasado más turbulento. Sin embargo, ellos eran las ovejas negras de la sociedad y del orden establecido. Hasta que cien años más tarde, se tuvo la prueba definitiva de la verdadera naturaleza de los continentes.

© Kathelijne Bonne 2020 / Revisión española: Silvia Zuleta Romano

En la segunda mitad del siglo XIX, partes del hemisferio sur fueron anexados a los poderes europeos como colonias. No sólo se enviaron allí colonizadores, sino también científicos para la exploración y el trabajo de campo. Los geólogos también se apuntaron. Obviamente, el objetivo era descubrir y explotar los recursos naturales de estos mundos lejanos. 

Sin embargo, los científicos tenían una segunda agenda. Fueron pioneros en su campo, y fueron impulsados por el afán de descubrir, bajo la guisa de cartografiar los recursos minerales. Se les dio la oportunidad de comprender mejor la naturaleza en partes inexploradas del mundo. Y estaban ansiosos por contribuir a todo tipo de ideas fascinantes que florecieron en esos días. Obedientemente, enviaron sus informes a Europa, para ser publicados en revistas científicas. 

Eduard Suess, el profesor de paleontología y geología de la Universidad de Viena , leyó las publicaciones e hizo un sorprendente descubrimiento: ciertas plantas fósiles descritas en los depósitos de carbón de la India parecían sospechosamente similares a las de Sudáfrica. En efecto, pertenecían a la misma especie. Y no sólo eso, las rocas que rodeaban a estas plantas fueron inequívocamente depositadas por los glaciares. Suess, siendo el especialista de los Alpes y los glaciares, no se dejaría engañar. 

¿Habían estado estas áreas, ahora separadas por un océano, alguna vez conectadas entre sí? ¿Y hacía mucho frío allí? 

Y una idea nació. 

Tierra hundida

La planta en cuestión, la glossopteris, un tipo de helecho fósil, se encontró en la India y Sudáfrica, y más tarde también se descubrió en Australia y América del Sur. Suess bautizó su gran continente desaparecido como Gondwana, en honor a la tierra de los Gond, una tribu india. 

Eduard Suess (1831-1914)
Eduard Suess (1831-1914)

Publicó un libro, Das Antlitz der Erde (El Rostro de la Tierra) (1892) en el que describió que el océano que ahora separa a ambas regiones era una tierra hundida, pero que los propios continentes se habían mantenido en su lugar. Podrías caminar de un continente a otro. Ahora sabemos que Suess se equivocó, pero su libro siguió siendo una obra de referencia durante mucho tiempo. 

Su teoría se derrumbó, pero el nombre Gondwana permaneció. 

Mientras tanto, el flujo de nuevos datos de los trópicos era imparable. Había cada vez más pruebas de que un período glacial había reinado simultáneamente en diferentes continentes, seguido de un período menos frío con una flora y fauna idéntica. Y, mucho antes, se había notado que los bordes de los continentes, especialmente los de América del Sur y África, encajaban como un rompecabezas. 

No se podía ignorar más. Alguna vez en el pasado, estos continentes habían estado lado a lado. 

Y entonces a un meteorólogo alemán se le ocurrió un concepto completamente nuevo. 

Mapas del 1858 de Antonio Snider-Pellegrini.
Mapas del 1858 de Antonio Snider-Pellegrini.

La deriva continental

Alfred Wegener (1880-1930).
Alfred Wegener (1880-1930).

Alfred Wegener publicó su teoría de la deriva continental (continental drift) en 1912, y describió los detalles en su libro Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (Los orígenes de los continentes y los océanos) de 1915. Según su punto de vista, los continentes habían estado juntos en un gran "continente primitivo" y los océanos entre ellos aún no existían. Con su hipótesis Wegener iba en contra de la idea aceptada de la "tierra hundida" de Suess, y también en contra del establishment científico. 

Según Wegener, este enorme continente primitivo se había dividido en algún momento en varios continentes más pequeños, que se habían alejado unos de otros. Mientras tanto, los océanos se formaron entre estos continentes. Y así había surgido la actual geografía del mundo. Se basó no sólo en la fauna y la flora y en la forma de las costas, sino también en el hecho de que las capas rocosas de América del Sur parecen atravesar África. 

Los organismos marinos en las montañas

También hubo otras cosas raras en la Tierra que no podían ser explicadas. Era muy extraño que fósiles de organismos marinos yacieran en la cima de los Alpes. 

Wegener propuso varios mecanismos para explicar esta "deriva de los continentes". Entre otras cosas, la fuerza centrífuga de la tierra que gira alrededor de su eje o las variaciones en la posición del eje de la tierra (conocido como precesión). 

También sugirió la posibilidad de la convección en la tierra (flujo de calor), pero en obras posteriores no lo dio mucha atención. 

Hoy sabemos que esta última idea es la correcta, pero él mismo nunca lo supo. 

Hoy es difícil para imaginar, pero la pomposa hipótesis de Wegener sobre la deriva continental fue recibida con enorme indignación.

El mundo científico divido en dos 

Los americanos en particular se oponían vehementemente a la hipótesis de la deriva continental. El mundo se dividió entre los movilistas (the drifters), que apoyaban la teoría de la continental drift y los fijistas (the fixists), que se aferraron a la idea de continentes fijos e inmóviles, que, en este tiempo, fue apoyada por los físicos. 

Nadie tomaba muy en serio a Wegener, además, él no era un gran demagogo y no podía defender bien sus argumentos y mucho menos en inglés. 

Pasarían otros cincuenta años antes de que su teoría fuera aceptada y sus oponentes tuvieron que admitir de mala gana que tenía razón. 

El propio Wegener no llegaría a disfrutar de ese éxito porque murió en Groenlandia en 1930 a la edad de cincuenta años. 

Pero no todos estaban en contra de Wegener. Tuvo importantes partidarios. Los famosos geólogos Alexander Du Toit (Sudáfrica) y Arthur Holmes (Reino Unido) reforzaron la solidez de la hipótesis, pero sus argumentos también cayeron en oídos sordos hasta después de la Segunda Guerra Mundial. 

El motor de la Tierra según Arthur Holmes

Arthur Holmes (1890-1965).
Arthur Holmes (1890-1965).

Arthur Holmes apoyó la teoría de la deriva continental. Hizo investigaciones sobre la radiactividad y fue una de las primeras personas en darse cuenta de que los procesos radiactivos dentro de la Tierra bien podrían ser el "motor" del planeta. 

Un motor que produce calor y proporciona la energía para hacer que los continentes "vayan a la deriva" o floten, como escribió Holmes en su último y audaz capítulo de su libro "Principles of Physical Geology" publicado en 1944.

Especuló con que el calor en el núcleo de la Tierra impulsaba grandes células de convección en el manto terrestre. Y se demostró que tenía razón.

Pero ... ¿cómo funciona una célula de convección? 

Orugas de la Tierra

Las células de convección son grandes corrientes de calor que giran dentro del manto de la Tierra, y alrededor de su núcleo. De forma no muy diferente a como lo hacen las grandes orugas. 

El mecanismo es el siguiente: el material caliente en el borde del núcleo de la Tierra (calentado por la radiactividad) se eleva lentamente a regiones más altas. (El material caliente se expande y por lo tanto es más ligero). Debido a esta subida, se crea espacio debajo. Por lo tanto, el material de arriba necesita hundirse para llenar el espacio. Este ascenso y descenso crea un gran circuito móvil, un circuito de células de convección. Es el mismo proceso que se puede observar en una cacerola con agua hirviendo, calentada desde abajo.

En la parte superior del circuito, la rígida y fracturada cáscara externa de la Tierra, que consiste en los continentes, "flota". Todo sucede a una velocidad aparentemente muy baja, de unos centímetros al año. Pero en un millón de años esto suma unos diez hasta cien kilómetros. 

¿Y cómo demostraron los científicos que las placas tectónicas se estaban moviendo?

Cambio de paradigma 

Mientras no se pudiera estudiar el fondo del océano, o tomar medidas del interior de la tierra, todo se basaba en la especulación. La oposición de los fijistas (fixists) obstinados se aprovechó de esto. El derrocamiento del establishment les daba mucha pereza. 

Pero había una cuestión también muy importante: Europa estaba en guerra. 

Las teorías vagas de excéntricos profesores no estaban en la lista de prioridades. 

Pero finalizó la contienda y, en el espíritu del progreso y la innovación, las nuevas técnicas desarrolladas con fines bélicos pudieron finalmente ser utilizadas para estudiar la naturaleza. Un cambio de paradigma era inminente. 

Un gran imán

Los científicos de la Tierra recurrieron a la física para obtener la prueba definitiva que se encontró en la ciencia del geomagnetismo. Para entender esto, debemos saber que la Tierra es un gran imán. Los imanes siempre tienen dos polos (norte y sur) y un campo magnético. El campo magnético envuelve a nuestro planeta y lo protege del viento solar, el letal flujo de partículas cargadas emitido por el sol. Pero también hace otras cosas. 

¿Qué tiene de especial un campo magnético? Todos los objetos susceptibles de magnetismo, como los minerales que contienen hierro y magnesio, se alinearán, en el momento de su formación, con el campo magnético de la Tierra como los punteros de una brújula. Por lo tanto, puedes aprender más sobre el campo magnético en un tiempo determinado, analizando el cristal. 

La deriva polar

Investigaciones a gran escala de minerales de rocas antiguas mostraron que éstas no estaban alineadas con los actuales polos norte y sur. 

Parecía como si los polos estuvieran deambulando. De ahí el término la deriva polar (en inglés: polar wander). ¿Hubo un error en el razonamiento? 

No, no hubo ningún error, la naturaleza no miente. Para alinearse con los polos, había que "rotar" el mineral. Y para poder hacerlo, todo el continente en el que se encuentra el mineral debe rotar. 

Y entonces, de repente se hizo evidente que los continentes deben haber estado en un lugar diferente en el pasado. Deben estar alineados a los polos.

Al final Wegener tenía razón

No sólo se podían reconstruir las ubicaciones pasadas de los continentes, sino también el itinerario o camino por el que el continente se había movido. Esto se ha hecho estudiando muchos minerales de diferentes edades a la vez. Se reconstruyeron los itinerarios de muchas rocas en diferentes continentes. Y se obtuvo un resultado interesante.

Todos los caminos de los continentes del hemisferio sur, llevaban al continente primitivo de Wegener.

Este continente primitivo era Gondwana.

En Gondwana, África, la India, Australia, la Antártida y América del Sur estaban unidas. La teoría de la deriva continental era un hecho. Y se la bautizó "tectónica de placas". Así, el estudio de la tierra y los continentes cobró impulso.

El continente primitivo de Wegener, Gondwana, y la distribución de especies fósiles.
El continente primitivo de Wegener, Gondwana, y la distribución de especies fósiles.

El simple geólogo de campo

El descubrimiento de la tectónica de placas no es un descubrimiento repentino y casual como el de Colón que descubrió América o el descubrimiento de un cometa.

No, el concepto se basa en una idea vaga que se planteó hace más de 150 años y ha recorrido un largo camino desde entonces.

La mayoría de los grandes avances científicos del mundo suelen comenzar en las esferas más altas de la física experimental y los costosos laboratorios, ideas que luego se filtran a las llamadas ciencias menos exactas y turbias como la biología o la geología.

Pero en el caso de la tectónica de placas, fue al revés. El geólogo de campo ordinario con su martillo y su cincel, hizo importantes observaciones, comenzó a especular sobre ellas, dando forma a una idea, que luego logró imponerse, desafiando a los escépticos, para ser aprobada por el rigor físico.

Hoy en día, la tectónica de placas es una parte indispensable de las Ciencias de la Tierra, y los científicos sospechan que, en otros planetas y lunas, las placas tectónicas son responsables de muchos fenómenos y morfologías observados.

Mapa del mundo mostrando las placas tectónicas.
Mapa del mundo mostrando las placas tectónicas.

Bibliografía

Fortey, R. 1998. Life: An Unauthorized Biography. Harpercollins Pub Ltd. 

Pannekoek, A.J. 1992 Algemene geologie. Noordhoff Uitgevers B.V. 533 p.