CULTURA CIENTÍFICA
TEMA 1.- NUESTRO PLANETA: LA TIERRA
ÍNDICE
1.- La Tierra: un planeta dinámico
1.2.- Un planeta oceánico
1.3.- Erosión y sedimentación
2.- El interior de la Tierra
2.1.- La energía interna de la Tierra
3.- Wegener: los continentes en movimiento
3.1.- La teoría que cambió la geología
3.2.- Pruebas de la deriva continental
4.- De la deriva continental a la tectónica global
4.1.- La litosfera fragmentada
5.- La máquina Tierra
5.1.- Litosfera en movimiento
5.2.- Creación y destrucción del relieve
6.- Historia de un viejo planeta
7.- Resumen
8.- Saber hacer
9.- Actividades finales
10.- Ciencia en tu vida
0.- Introducción
En este tema se abordan los conocimientos actuales sobre el interior del planeta, la tectónica de placas, la deriva de los continentes. Es un tema complejo, ya que solo podemos conocer con exactitud la composición de la Tierra en unos pocos kilómetros de profundidad, el resto hasta el centro de la Tierra tienen que ser suposiciones a través de teorías e hipótesis, construidas a partir de la investigación científica.
A
mediados del siglo XIX se sabia que la Tierra tenía que tener una
edad muy superior, de unos 100 millones de años, ya que de otra
manera no se podrían explicar muchos fenómenos que transcurrían
lentamente, como sería la formación de una montaña.
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En los
planisferios que se realizaban en el siglo XVII , la Tierra no era
totalmente conocida.
Las
rocas de la superficie terrestre conservan las huellas de los
fenómenos geológicos que han ocurrido, muchas de las huellas de
procesos antiguos y de seres vivos que existieron han sido borradas
de su superficie debido a la acción de fenómenos que se superponen
como la erosión.
También
han existido fenómenos que afectaron a la vez a todo el globo
terrestre o a una parte importante del mismo, como los periodos
glaciares, la separación de continentes, etcétera. (Del trabajo realizado por Natalia Bensekrane).
1.- LA TIERRA: UN PLANETA DINÁMICO
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La atmósfera es cambiante en la composición de sus elementos, se producen fenómenos de erosión y sedimentación en la tierra y las rocas, los océanos están sometidos a corrientes que cambian el clima en el planeta, etc.
La Tierra tiene un diámetro de 12.756 km y una masa de 5,973x10^24 kg. A partir de aquí nos surgen las primeras preguntas:
¿Cómo se calculó el diámetro de la Tierra?
El hombre que logró realizar el primer cálculo de la tierra fue realizado por Eratóstenes de Cirene, fue un matemático, astrónomo y geógrafo griego de origen cirenaico. En el año 250 a. C. tuvo la idea de medir el diámetro total de la tierra. Para ello inventó y empleó un método trigonométrico, además de las nociones de latitud y longitud. Si quieres saber más consulta este blog:
y ¿cómo se calculó la masa de la Tierra?
Lo hizo Henry Cavendish (1731-1810) en 1798 , ciento trece años después de que el genial Isaac Newton (1643-1727) enunciara su Ley de Gravitación Universal (LGU) en 1685.
Lo hizo Henry Cavendish (1731-1810) en 1798 , ciento trece años después de que el genial Isaac Newton (1643-1727) enunciara su Ley de Gravitación Universal (LGU) en 1685.
Si quieres saber como lo hizo consulta este blog
https://enroquedeciencia.blogspot.com/2009/01/cmo-se-ha-sabido-el-peso-de-la-tierra.html
En este punto del tema se plantea como la energía solar es la responsable del movimiento de las dos capas externas del planeta, la atmósfera y la hidrosfera. Existe una fuerza interior en la tierra que provoca los terremotos, volcanes y el movimiento de los continentes. Estas dos fuentes de energía, la solar y la del interior de la Tierra, hacen que la Tierra sea un planeta dinámico.
2.- EL INTERIOR DE LA TIERRA
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¿Cómo podemos reconstruir acontecimientos sucedidos hace miles de millones de años?
La edad de la Tierra
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Meteorito de Allend, cayó en México en 1969. Es el meteorito datado más antiguo, con 4610 millones de años. El cubo en la figura posee un centímetro de lado. |
Además, entre otros descubrimientos
importantes para reconstruir acontecimientos sucedidos hace miles de millones
de años, en este caso la edad de la Tierra, así como un detective policial va
analizando hechos y objetos para llegar a una conclusión, ya sea del inicio de
la situación e incluso la reconstrucción del acontecimiento, es muy probable
que gracias a que se apoya en el estudio minucioso de todos los factores, se
resuelve un caso más; los científicos utilizan objetos y hechos para, con el
estudio de estos y de las cosas que forman sus entornos, reconstruir los
acontecimientos sucedidos hace miles de millones de años. Un ejemplo de ello
está en lo ocurrido en la zona de Jack Hills en Australia, al encontrarse y
analizarse un mineral muy antiguo, que eran cristales de zirconio, y
descubrirse así que estos tenían una edad que superaba los 1000 millones de
años.
Con el advenimiento de la revolución
científica y el desarrollo de métodos de datación, se realizaron mediciones de
la presencia de plomo en muestras de muchos más minerales ricas en uranio.
Aristóteles
pensaba que la Tierra siempre había existido. Mucho tiempo después, el
arzobispo James Ussher de Irlanda tomó la Biblia y sumó las edades de sus
personajes para concluir que la Tierra se creó al anochecer del domingo 22 de
Octubre del año 4004 antes de Cristo. Estas ideas no están basadas en
mediciones que deriven de observaciones de la naturaleza, y por eso no tienen
ningún rigor científico. Los científicos realizan análisis e investigaciones y
comprueban todo a través de varios métodos distintos.
Si pensamos que
los meteoritos son trozos que quedaron a la deriva en la formación del sistema
solar entonces tendrían aproximadamente la misma edad que la Tierra y los otros
cuerpos rocosos que orbitan el Sol. Obviamente los meteoritos no sufren
procesos como los que alteran las rocas en la superficie terrestre. Los meteoritos son excelentes objetos para
calcular la edad en la Tierra.
Al principio nadie podía vivir en la
Tierra. Solo había un gran océano de agua que lo cubría todo. Por tanto, la
Tierra tuvo que pasar por muchos procesos para finalmente poder tener vida en
ella.
Primeramente la Tierra necesitaba luz, por
ello el Sol fue y es un factor esencial para la vida en la Tierra. Gracias a
esto, además de muchas otras cosas, esto hizo que pudiera haber noche y día y,
posteriormente, la tierra subió encima del agua del océano.
La vida en la Tierra jamás había existido
de no ser por una serie de felices “coincidencias”, algunas de las cuales eran
desconocidas o mal entendidas hasta el siglo xx. Son de destacar las
siguientes:
·
La ubicación de la Tierra en la
galaxia Vía Láctea y el sistema solar, así como su órbita, inclinación,
velocidad de rotación y su singular Luna.
·
Un campo magnético y una
atmósfera que forman un doble escudo protector.
·
Ciclos naturales que
reabastecen y purifican las reservas de aire y agua.
Gracias a los adelantos de la astronomía y
la física, los científicos han aprendido muchísimo sobre las ventajas de
nuestra ubicación especial en el universo.
Para
reconstruir la historia de la Tierra es necesario identificar los
acontecimientos geológicos que se han producido en ella, ordenándolos en el tiempo y además conociendo la edad de los
sucesos.
- Si se sabe el orden de sucesos se establece una cronología relativa.
- Si ademas se sabe calcular la edad exacta se estable una cronología absoluta.
Métodos de cronología relativa.
Permiten
ordenar los acontecimientos geológicos, determinado cuales han
ocurrido antes y cuáles después. Se basan en unos principios o
ideas fundamentales entre ellos podemos destacar los siguientes:
Principio de actualismo.
Este
principio se resumen con la siguiente frase: “ El presente es la
clave del pasado”. Emitido por James Hutton y desarrollado más
ampliamente por Charles Lyell, el principio del uniformismo y del
actualismo establece que los procesos que han ocurrido a lo largo de
la historia de la Tierra han sido uniformes y semejantes a los
actuales.
Principio de la superposición de estratos.
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Existen
algunas excepciones a este principio, siempre ligadas a
discontinuidades que impliquen etapas de erosión, de tal manera que
los sedimentos nuevos se depositen en cavidades excavadas en el seno
de los otros (por ejemplo, en cuevas).
Principio de la superposición de fenómenos.
Toda
estructura geológica que afecta a otra es mas joven que la
estructura que recibe el daño y por tanto la que queda afectada.
Principio de la sucesión faunística.
El
principio de la sucesión faunística (o de la correlación) fue
emitido por el geólogo William Smith y desarrollado por el
naturalista Georges Léopold Chrétien Frédéric Dagobert Cuvier, y
constituye la base de la datación relativa de los materiales
estratificados. Este principio consiste en admitir que en cada
intervalo de tiempo de la historia geológica (representada por un
conjunto de estratos o por formaciones), los organismos que vivieron
y que, por tanto, pudieron fosilizar, fueron diferentes y no
repetibles en el tiempo (debido a la irreversibilidad de la evolución
biológica). Este principio permite establecer correlaciones
(comparaciones en el tiempo) entre materiales de contextos
geográficos muy distantes pero que tienen la misma edad, ya que
muchos organismos tenían una extensión horizontal (extensión a lo
largo de la superficie del globo terráqueo) prácticamente mundial.
Importancia de los fósiles en cronología relativa.
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Fósiles Guía
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Características de los fósiles guía
- Los fósiles guía idóneos son los abundantes, fáciles de identificar, de vida corta y distribución amplia que se presentan en muchos tipos de rocas.
- Los fósiles guía que proporcionan información más precisa sobre la edad de las rocas corresponden a grupos de organismos que evolucionaron con rapidez, se extinguieron en poco tiempo y siguieron una secuencia evolutiva conocida. La evolución y la extinción rápidas contribuyen a estrechar el periodo geológico durante el que vivieron y, por tanto, aumentan la precisión cronológica. Una secuencia evolutiva es una sucesión de formas fósiles que surgieron en el curso de la evolución del grupo. Una secuencia de este tipo bien conocida permite colocar en ella con exactitud cada uno de los ejemplares individuales y, por tanto, aumenta la precisión cronológica.
Métodos de Cronología absoluta
Los
métodos de cronología absoluta sirven para datar la antigüedad de
las rocas de los acontecimientos geológicos y de los fósiles. Los
mas utilizados son los radiométricos. Los métodos radiométricos se
basan en que algunos minerales contienen elementos radiactivos que
son inestables y tienen la propiedad de desintegrarse de forma
natural. Estos elementos dan lugar a otros elementos químicos
diferentes.
El
proceso de desintegración se produce a un ritmo conocido. En el
momento de la formación de la roca que contiene el elemento
radiactivo, por ejemplo uranio, no existirá el elemento que se
produce por desintegración.
Se
conoce como período de semidesintegración, al tiempo necesario para
que una cantidad de un elemento quede reducida a la mitad por
desintegración.
Webgrafía
¿Quién se encarga de reconstruir los hechos históricos y de qué forma?
Los historiadores utilizan fuentes primarias, como la arqueología, para investigar los sucesos anteriores relevantes para las sociedades actuales. Ellos se especializan en el pasado, teniendo en cuenta la investigación, estudio, análisis, interpretación y documentación de los diferentes hechos en la historia.
- Se encargan de realizar investigaciones históricas para identificar, analizar e interpretar hechos del pasado.
- Recopilar información histórica de fuentes confiables como registros, diarios, archivos de noticias y fotografías para su análisis e interpretación.
- Organizar la información obtenida y comprobar que es cierto y su significado.
- Investigar eventos históricos de un país o región particular o de una época determinada. Por ejemplo la época medieval y la clásica.
- Buscar desarrollos históricos en un campo específico (social, cultural o político).
- Conservar y preservar manuscritos, registros y demás artefactos para su estudio.
- Presentar descubrimientos históricos a través de trabajos y libros o conferencias.
- Documentar y organizar información para publicaciones en libros o documentales.
Los geólogos estudian la estructura, origen y evolución de la Tierra y sus recursos naturales. Pueden conocer detalles de nuestro planeta estudiando sus características como rocas, minerales, cristales, sedimentos y fósiles. Los geólogos aplican sus conocimientos en ámbitos como la exploración de petróleo y gas, minas, hidrogeología, topografía geológica e investigación.
- Investigan el origen y formación del relieve, la formación del planeta Tierra y su distribución en capas, la formación del suelo, la aparición de volcanes y terremotos en determinadas zonas para comprender su estado actual.
- En primer lugar, deben recoger los datos necesarios para formular sus hipótesis (constitución, estructura y dinámica del interior de la Tierra); en segundo lugar, estudiar sus manifestaciones (origen de los océanos y continentes, formación de cordilleras, magmatismo y metamorfismo) y en tercer lugar examinando la evolución de las placas y los agentes que las modifican, esto es, los procesos de geología externa.
Los paleontólogos estudian los fósiles para desarrollar el conocimiento de las antiguas formas de vida y su medio ambiente. La paleontología es la ciencia natural que estudia cómo el medio ambiente y el clima han ido cambiando con el tiempo. Los paleontólogos se dedican a la investigación y exploración de pozos naturales de petróleo, carbón y gas.
- Determinan qué plantas y animales vivían en áreas concretas. Los tipos de fósiles que encuentran puede revelar si en el pasado el área fue un desierto, un bosque, el lecho de un río, el fondo de un océano, etc. Estos estudios proporcionan también información sobre el clima y el cambio ambiental.
- Establecen el tipo y la edad de las rocas. Los fósiles suelen conservarse en capas de rocas sedimentarias. Los paleontólogos pueden determinar su forma, tamaño y el material del que están hechos. El estudio de los fósiles les permite obtener información en pozos de petróleo, carbón y gas.
Los arqueólogos estudian la historia del ser humano a través de los restos como huesos, tejidos, cerámica, herramientas, características del paisaje y de las construcciones. Entre sus funciones destacan la excavación, identificación, registro y conservación de restos históricos.
- Excavan, identifican, registran y conservan los restos históricos. A partir de las muestras recogidas, las relacionan con pruebas ambientales como el clima, la fauna y la flora, y elaboran una imagen de la vida en la cultura y sociedad de ese momento.
- Buscan información y documentación sobre un periodo histórico; investigando en museos, universidades y centros de investigación.
9.- ACTIVIDADES FINALES
Actividades (Página 9)
1.
¿Qué temperatura media tendría la
Tierra sin el efecto invernadero?
En
la literatura encontramos que este efecto es de unos 33 ºC. Es
decir, sin gases de efecto invernadero, la temperatura media del
planeta sería unos 33 ºC menor que la actual. La cantidad de calor
que la Tierra recibe del sol y la cantidad de calor que la Tierra
emite deben estar en equilibrio.
Sin gases del efecto invernadero la temperatura sería
de -18 ºC, por lo que la Tierra estaría completamente congelada,
probablemente.
2.
¿Cuál es el origen de la energía responsable de “alisar” el
relieve terrestre?
La
erosión es debido a la acción del agua, viento, calor, dilatación
y contracción de las piedras que hace que se rompan, todas estas
energías son causales por el sol, calentando nuestra atmósfera,
mares y tierra.
La fuerza de la gravedad también tiene parte de esta
responsabilidad, ya que hacen que el agua caiga cuando llueve.
3.
Sin energía solar, ¿Habría viento? ¿Y
ciclo del agua? Explica tu respuesta.
No
habría ninguna de las dos cosas porque el viento se produce cuando
el aire caliente asciende y el frío ocupa el lugar que ocupaba el
caliente, eso produce las corrientes, pero si no hay sol,
difícilmente se calentará el aire, así que no seria posible que
existiese aire caliente, y por tanto, no podría haber corrientes de
aire.
En
cuanto al ciclo del agua, para que se produzca es indispensable que
se evapore el agua y para evaporarse necesita calor y la única
fuente de calor terrestre externa es el Sol y si no hay Sol, no
habría vida, de no haber vida, no habría plantas... y por último,
de no haber Sol, todo estaría helado, así que si hubiese agua,
estaría congelada.
4.
¿Cuáles
son los gases que intervienen en el efecto invernadero? ¿Qué
radiación absorben?
Un
gas de efecto invernadero (GEI) es un gas atmosférico que absorbe y
emite radiación dentro del rango infrarrojo. Este proceso es la
fundamental causa del efecto invernadero. Los principales GEI en
la atmósfera terrestre son el vapor de agua, el dióxido de carbono,
el metano, el óxido de nitrógeno y el ozono.
Los gases del efecto invernadero son aquellos que se
acumulan en la atmósfera terrestre y que son capaces de absorber la radiación
infrarroja del Sol, aumentando y reteniendo el calor en la atmósfera.
La mayoría de los gases que dan lugar al efecto
invernadero son de origen natural, y son esenciales para la vida en el planeta.
Algunos son:
CO2 (dióxido de carbono), CH4 (metano), N2O (óxido
nitroso), clorofluorcarbonos y O3 (ozono).
Ficha 1
El origen de los océanos (comentario de texto):
El famoso geólogo Wallace Pratt señaló que el orden de
los acontecimientos en el relato de Génesis –el origen de los océanos, el
surgimiento del suelo, y la aparición de la vida marina, de las aves y los
mamíferos- es esencialmente la secuencia de las divisiones principales de los
tiempos geológicos.
El diseño de ciertas moléculas de las cianobacterias
marinas, tal y como comenta el doctor Davey Loos, realmente asombra, ya que no
depende de ningún otro ser vivo para conseguir su alimento. De hecho, algunos
investigadores creen que fueron los primeros organismos en el planeta. Sin duda
al analizar el origen de lo que nos rodea, nos damos cuentas que se trata de
una serie de complejos procesos que hasta el día de hoy no entendemos ninguno
del todo.
La aceptación actual de ambas teorías es lo más
razonable, teniendo en cuenta que son teorías. Es normal que surgieran
diferencias respecto a estas, y que además sigan discutiéndose muchas otras, ya
que por más avances que se hagan es bastante complicado llegar a una sola
conclusión respecto a investigaciones como estas.
Hay muchas cosas, por tanto, que hacen que nos
cuestionemos sobre los orígenes de todo. Por ejemplo, ¿somos sencillamente
producto de procesos aleatorios no dirigidos? Pocas preguntas despiertan tanta
polémica. Hay muchas teorías, pero que importante hacer investigaciones y
análisis minuciosos hasta llegar a una conclusión lógica.
Ficha 3
Experimento de David J. Stevenson / Viaje al centro de la
Tierra (resumen)
Davis J. Stevenson propone abrir una grieta en la
corteza terrestre de grandísimas magnitudes y arrojar una gran cantidad de
hierro. Cualquiera de los métodos propuestos (terremoto de magnitud 7, bomba
atómica, aprovechar una falla ya existente…) se deben usar para abrir la grieta
antes de verter el hierro, de lo contrario el material se solidificaría y sería
absorbido.
Posibles dificultades del proyecto de David J. Stevenson
para viajar al centro de la Tierra
·
Altas temperaturas en el trayecto,
ya que al irse acercando al núcleo lo más seguro es que aumente razonablemente
el calor y que sea imposible seguir bajando.
·
Altos costos para llevar a cabo un
proyecto de tal magnitud sin una seguridad de que será efectivo.
·
El tiempo en el que se
desarrollaría, tomando en cuenta también los avances tecnológicos que serían
obligatoriamente necesarios de hacer.
·
Las muertes en el viaje.
Interés que puede tener la investigación propuesta por
David J. Stevenson
Se pueden realizar, en el proceso de la investigación
y, si así ocurre, en su finalización satisfactoria, muchos
avances tecnológicos y científicos históricos.
Otros intereses dependerían de lo que se descubra o de
lo que se logre con esto, como explotación mineral o comercialización.
Periodo de semidesintegración de las sustancias
radiactivas
Es el tiempo que tardan en transmutarse la mitad de
los átomos radiactivos de una muestra.
Un ejemplo es el carbono-14, utilizado para datar
restos orgánicos antiguos.
Para saber más de este proyecto consultar el artículo de EL PAÍS:
https://elpais.com/diario/2005/01/26/futuro/1106694003_850215.html
Ficha 4
¿Cómo se ha podido investigar la estructura de la Tierra?
Simon Redfern menciona la importancia de investigar la
masa de la Tierra, observando el efecto de la gravedad sobre los objetos de la
superficie.
“La densidad del material en la superficie de la
Tierra es mucho menor que la densidad promedio de toda la Tierra, así que eso
nos dice que hay algo mucho más denso.”
·
Presencia de hierro en el planeta
Tierra.
·
Estudios de sismología.
·
Temperaturas.
¿Qué aplicaciones pueden tener los descubrimientos
descritos en el texto? (El núcleo de la Tierra)
Pueden aportar información a los científicos sobre
cómo genera la Tierra su campo magnético. Los nuevos datos mejorarán los
modelos por ordenador y aportarán una idea mejor sobre cómo funciona el
interior de la Tierra.
La ciencia sigue continuamente perfilando conocimientos
que parecían definitivos
Obtener conocimientos científicos conlleva mucho
esfuerzo y no siempre se consiguen los resultados deseados.
Sin embargo, el que se siga perfilando demuestra que
nunca sabemos todo, que siempre estamos descubriendo más y más sobre nuestro
planeta, sobre todo lo que nos rodea, sobre el universo, incluso sobre nuestro
propio cuerpo humano, sobre nuestro cerebro, lo cual es excelente ya que sin
estos avances todo sería mucho más difícil.
¿Qué pasaría si el núcleo externo de la Tierra se enfría?
El
lugar más cálido de la Tierra es su núcleo, en el que la temperatura puede
superar los 6.7000 °C, realiza una serie de funciones que son esenciales para
mantener la vida en la Tierra. Todas esas funciones vitales serían interrumpidas
si el núcleo se enfriara. Tendríamos un planeta básicamente muerto, sin energía
geotérmica, las empresas de energía que utilizan el calor de la corteza
terrestre para calentar el agua, que produce el vapor, se detendrían por
completo.
Las
consecuencias serían completamente desastrosas. La Tierra acabaría
convirtiéndose en un nuevo Marte.
Trabajos sobre las fichas realizados por Ian requena (1º BCH-C)
Consultar este blog para ampliar información:
"Planeta Tierra". Autor: Julia Máxima Uriarte. Para: Caracteristicas.co. Última edición: 10 de septiembre de 2019. Disponible en: https://www.caracteristicas.co/planeta-tierra/. Consultado: 12 de septiembre de 2019.
Fuente: https://www.caracteristicas.co/planeta-tierra/#ixzz5zPMzN3Yf
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