Los continentes se mueven

El primero en proponer la idea de que los continentes podían haber estado unidos en el pasado geológico fue Alfred Wegener (Fig. 1) en 1910, él se basó en el hecho de que las costas de América del Sur y de África coinciden al juntarlas. A esto se aunó la semejanza en cuanto a los organismos que vivieron en uno y otro continente, y la continuación de algunos rasgos geológicos como cordilleras o rocas del mismo tipo.

De esta idea se desprendieron otras teorías sobre la formación de las cadenas montañosas. Originalmente se pensaba que las cadenas montañosas se habían formado

por el enfriamiento y contracción de la Tierra. Pero la existencia de montañas muy elevadas dio pie a pensar que su origen era otro, así surgieron teorías que ponían al movimiento de los continentes como el mecanismo que dio origen a las montañas.

Estas teorías se sustentaban también en el conocimiento que se tenía del interior de la Tierra a través del estudio de los sismos y en el fenómeno de isostasia, el cual se refiere a la flotación de un cuerpo de menor densidad sobre uno de mayor densidad. De la isostasia se sabía que los continentes podían tener movimientos verticales, por lo que no sería extraño que también pudieran moverse horizontalmente.

No solo se pensó que Sudamérica y África habían estado unidas sino que también otros lugares como: Australia y La India, Europa y Norteamérica. Estas parejas de lugares compartían la misma fauna antes del Cenozoico, pues se habían encontrado esqueletos de los mismos animales prehistóricos y como los animales no podían cruzar el extenso mar, se había llegado a pensar que pudo existir algún tipo de "puentes intercontinentales". Aunque con la teoría de la deriva continental esto se hacía innecesario. Se podían juntar evidencias de organismos y rasgos geológicos que coincidían en uno y otro continente como piezas de un rompecabezas (Fig. 2).

Otras posibles pruebas eran las variaciones climáticas drásticas en algunos lugares como las evidencias de glaciaciones en el ecuador y la existencia de carbón mineral en la Antártica. Esto significaba que los continentes se habían movido. O bien, que los polos eran los que se habían movido.

Controversia sobre la deriva continental

A pesar de las evidencias sobre la deriva continental, quedaba un factor muy importante sin resolver: el mecanismo que ocasionó el movimiento de los continentes. Wegener mismo propuso que la fuerza que movía los continentes era la resultante de la interacción de la fuerza centrífuga y la fuerza de gravedad. Esta resultante empujaba a los continentes lejos de los polos, por eso fue llamada "fuerza polófuga". El problema de esta fuerza es que en realidad es demasiado débil para mover los continentes.

Aunque no se conocía el mecanismo de la deriva continental, esta idea siguió en la mente de muchos investigadores. Por ejemplo, F. B. Taylor (1910) sugirió que la formación de cadenas montañosas convexas hacia el sur se debía a que los continentes habían derivado

hacia el sur. Él proponía que los continentes habían comenzado a moverse cuando la Tierra aumentó su velocidad de rotación al capturar a la Luna. Esta fantástica teoría no explicaba la formación de montañas en tiempos muy antiguos de la Tierra.

Otro científico, Du Toit, propuso que los continentes navegan sobre el manto movidos por la fuerza de hundimiento que producía el depósito de sedimentos al pie del continente debida a la erosión (geosinclinal), la cual provoca que el continente se incline y comience a moverse, este movimiento a su vez ocasiona fracturas que utiliza el magma para salir produciendo una fuerza de tracción que también empuja al continente. Esta hipótesis resultó muy interesante, pero no contó con ninguna prueba cuantitativa.

En 1928 se celebró un simposio sobre la deriva continental en Nueva York, ahí se reunieron muchos científicos cuya conclusión final fue que la teoría de la deriva continental era digna de tomarse en cuenta por los testimonios que la apoyaban, pero existían objeciones de peso en contra su contra. La poca credibilidad de los mecanismos propuestos como motor de la deriva ocasionaron que la misma teoría de la deriva continental se hiciera a un lado durante algún tiempo. Muchos científicos no creían que el manto sólido bajo la corteza pudiera permitir que los continentes se desplazaran.

Entre 1923 y 1926, el científico irlandés John Joly propuso que a causa de la mala conductividad térmica de la corteza, el calor radiactivo que se genera en la Tierra se acumula debajo de la corteza y funde el manto, lo que provoca una convección térmica (Fig. 3). La convección es el fenómeno que observamos cuando hervimos agua, en donde las partículas calientes suben y las frías bajan, generando una corriente vertical de agua.

La hipótesis de Joly fue la base de la teoría de la convección en el manto, cuyo principal exponente: Griggs (1939), la aplicó a la deriva continental. Posteriormente A. Holmes (Fig. 4) postuló que la convección también podía llevarse a cabo en el manto sólido.

A pesar de esta estupenda respuesta a la pregunta sobre el mecanismo que movía a los continentes, la deriva continental fue perdiendo el apoyo de la mayoría de los investigadores, que la guardaron en el cajón de los recuerdos hasta que las investigaciones del magnetismo terrestre la volvieron a sacar a la luz.

El magnetismo terrestre

El magnetismo de la Tierra se conocía desde mucho tiempo atrás con el uso de la brújula. Pero la brújula no apunta exactamente al norte geográfico, existen una "declinación" e "inclinación" magnéticas, que junto con la intensidad magnética definen el campo magnético en un determinado lugar.

El campo magnético de la Tierra se parece bastante al campo dipolar que genera un imán esférico aunque con algunas irregularidades.

La incógnita fundamental sobre el magnetismo terrestre es: ¿porque la Tierra tiene un campo magnético?. La primera explicación fue que el núcleo de la Tierra era un enorme imán permanente, pero la alta temperatura en el núcleo hacía esto poco probable.

La teoría más interesante fue la de considerar el centro de la Tierra como una dínamo autoexcitable propuesta por Edward Bullard (Fig. 5) en 1955. Esta idea

de la dínamo involucraba la existencia de convección térmica en lugar de bobinas y escobillas como las dínamos comunes. Esta teoría es la de más aceptación en la actualidad.

El magnetismo fósil

No todas las sustancias pueden ser imanes. Existen tres principales tipos de sustancias: las ferromagnéticas, que se pueden convertir en imanes por inducción magnética y adquieren lo que se conoce como "magnetismo remanente"; las paramagnéticas, que se imantan muy débilmente sin convertirse en imanes; y las diamagnéticas, que no se imantan

El magnetismo remanente es muy fuerte en las rocas volcánicas porque se enfrían partiendo de altas temperaturas bajo la acción del campo magnético terrestre, en este caso se llama "termomagnetismo remanente". La temperatura en la que adquieren el magnetismo las rocas se llama "punto de Curie" en honor de la científica Francesa de origen polaco que trabajó con elementos radiactivos.

Los paleomagnetólogos conocen la dirección del campo magnético terrestre en épocas pasadas al estudiar el magnetismo remanente de las rocas. Por estos estudios se descubrió que muchas rocas tenían un magnetismo remanente en la dirección contraria al campo magnético actual. La explicación a esto era: o que las rocas se habían magnetizado de otra forma, o que el campo magnético terrestre había cambiado.

L. Néel sugirió que la inversión de la imantación dentro de la roca era posible. Lo cual se comprobó experimentalmente en la ilmenita-hematita. Esto parecía resolver el problema. Sin embargo, en los años siguientes se encontraron algunas pruebas que apoyaban la idea de la inversión del campo magnético terrestre, como rocas ígneas en forma de diques con dirección de magnetización inversa al material que lo rodeaba o estratos de rocas sedimentarias en los que se observaban diversas direcciones de magnetización pasando desde la dirección actual del campo hasta girar completamente en una dirección inversa, lo que era evidencia de que los polos magnéticos de la Tierra se mueven (Fig. 6).

Al aceptar la teoría de la inversión del campo magnético terrestre, surgen ahora otras preguntas: ¿Cuantas veces se ha invertido el campo magnético de la Tierra y por que

se invierte?

Nueva perspectiva de la deriva continental

Los paleomagnetólogos ingleses fueron los que empezaron a ver los estudios magnéticos desde una nueva perspectiva. Con ayuda de un instrumento llamado "magnetómetro astático de Blackett" pudieron medir magnetismos remanentes débiles como el de las rocas

sedimentarias y metamórficas, y vieron que la dirección de la magnetización no era la misma para todas las rocas, sino que existían dos direcciones principales en las rocas de Inglaterra. Al interpretar este cambio, ellos propusieron que Inglaterra misma se había movido.

La hipótesis de los ingleses del movimiento de la Gran Bretaña implicaba aceptar la deriva continental pero habían quienes opinaban que fueron los polos magnéticos los que se movieron y no los continentes.

Esta controversia llevó a la realización de muchas investigaciones en el campo del paleomagnetismo, se trazaron varias trayectorias de migración polar con base en datos de uno y otro país, las cuales no coincidían. De hecho, parecía casi imposible encontrar la forma de agrupar todos los datos de migración polar de forma coherente, hasta que se tuvo que aceptar que no solo los polos se han movido, sino que los continentes también se habían movido.

Los datos paleomagnéticos ayudaron mucho a entender como había sido el movimiento de los continentes, por ejemplo: se calculó la posición que tuvo Australia a lo largo de la historia de la Tierra y como se fue moviendo hasta la posición que tiene ahora; y en Japón las mediciones de magnetismo remanente condujeron a pensar que la isla se había doblado por la mitad en un ángulo de unos 40 grados en el terciario.

Finalmente fue aceptada, por la mayoría de los hombres de ciencia, la idea de que la deriva de los continentes y la migración polar eran conjuntamente la explicación de las diferentes direcciones de magnetización que se habían observado por todo el mundo.

¿La Tierra se enfría o se calienta?

En la Tierra, la fuente más importante de energía es el calor producido por la desintegración radiactiva de la materia. La cantidad de calor que fluye desde el interior de la Tierra se conoce como "flujo térmico terrestre". La temperatura aumenta con la profundidad y la razón de este aumento se conoce como "gradiente geotérmico", pero el gradiente geotérmico no se mantiene constante a grandes profundidades (Fig. 7).

En las zonas continentales la mayor parte del calor proviene de la corteza en donde existe mayor cantidad de material radiactivo. Sin embargo, en los océanos las mediciones de flujo térmico han dado resultados muy similares a los de los continentes, lo que llevó a los científicos a preguntarse de donde venía el calor en los océanos. Al tratar de resolver esta pregunta se pensó nuevamente en la teoría de las corrientes de convección en el manto como mecanismo para la transmisión de calor. Y se descubrió que los fenómenos térmicos en la Tierra están ligados con los fenómenos eléctricos y magnéticos.

Se sabe que la edad de la Tierra es de unos 4,500 millones de años, lo cual se ha estimado a partir de la desintegración de elementos radiactivos; esta misma desintegración ocasionó el calentamiento de la Tierra, y aunque en la actualidad la temperatura se mantiene constante es de esperarse que cuando la cantidad de material radiactivo disminuya por su degradación natural, entonces la tierra comenzará a enfriarse dentro de muchos miles de años.

La expansión del fondo oceánico y la migración polar

Cuando se comenzó a estudiar el fondo de los océanos después de la segunda guerra mundial cambiaron muchas de las ideas de los geólogos sobre la corteza oceánica. Se descubrieron en el fondo marino largas cordilleras que dividen los grandes océanos y varias fallas de desplazamiento lateral que cortaban a estas cordilleras. Además se dieron cuenta que en las cordilleras oceánicas, en las fallas laterales y en las largas depresiones del piso oceánico conocidas como trincheras, era donde ocurría la gran mayoría de los eventos sísmicos.

Arthur Holmes y posteriormente J. Y. Wilson, basados en la hipótesis de la expansión del fondo oceánico de H. Hess (Fig. 8), aportaron una idea que revolucionó las ciencias de la Tierra: que el suelo oceánico no es una formación inmutable, sino que se crea nuevo suelo oceánico constantemente en las cordilleras submarinas, también llamadas dorsales, y termina por hundirse en el manto en las trincheras movido por las corrientes de convección en el manto. Esto explica de modo claro la deriva continental y las cadenas de islas que se forman al avanzar la corteza oceánica sobre un manantial de lava, de tal forma que las islas más alejadas de la cordillera oceánica son las de mayor antigüedad. En general, esta nueva teoría pudo explicar muy bien la mayoría de los fenómenos geológicos que se habían observado.

La teoría de la expansión del fondo oceánico dio impulso al estudio oceanográfico y del magnetismo de dicho fondo. Las mediciones magnéticas de la corteza oceánica

arrojaron una distribución en bandas de anomalías positivas y negativas. La explicación a esta distribución se buscó en la diferente composición de las rocas, hasta que F. Vine y D. Matthews por un lado, y L. Morley y A. Larochelle por otro, atribuyeron el bandeamiento a la inversión del campo magnético y la expansión del fondo oceánico. También se observó que las anomalías son simétricas a uno y otro lado de las dorsales en donde nace y se crea el nuevo suelo oceánico, confirmando dicha expansión.

Con estos bandeamientos se pudo conocer la historia del campo magnético terrestre, sus inversiones y la duración de cada episodio en el que el campo fue positivo o negativo. Vine y Wilson calcularon los perfiles teóricos de las anomalías magnéticas en el fondo oceánico con valores razonables para la cronología de las inversiones y la expansión del fondo oceánico, obteniendo un ajuste casi perfecto entre su perfil calculado y el observado.

Otra confirmación se obtuvo de los sedimentos del fondo marino, cuya magnetización también presentaba bandas, pero verticales, con inversiones en la polaridad, respetando los intervalos de tiempo observados en otras anomalías.

Al estudiarse las fallas laterales en el suelo marino se llegó a la conclusión de que no son fallas transcurrentes ordinarias, y se les llamó "fallas de transformación" porque solo actúan como fallas de movimiento lateral en la zona comprendida entre dos crestas de cordillera oceánica.

J. Heirtzler y sus colegas analizaron datos del fondo oceánico tomados durante 20 años y vieron que las anomalías en casi todos los océanos son muy similares, así pudieron unir

puntos con igual anomalía magnética. Al conocer la edad de estas anomalías se trazaron isócronas que unían lugares de igual edad.

Ahora, las coincidencias geométricas entre los continentes pudieron ser bien acopladas con base en los datos magnéticos y las isócronas. La mejor forma de acoplar los continentes no es por la línea de costa sino por la curva batimétrica de 900 m, esto es tomando en cuenta la plataforma continental.

La nueva tectónica de placas

Toda esta lluvia de conocimientos nuevos sobre la corteza terrestre dio origen a una nueva y gran teoría: "la tectónica de placas". Esta teoría propone que la corteza terrestre esta fraccionada en pedazos de corteza o placas (Fig. 9), cuyos límites son las dorsales, trincheras y fallas transformantes. Estas placas se encuentran en constante movimiento y, por encontrarse en una tierra esférica, tienen una velocidad angular y un polo de rotación.

La Tectónica de placas dio luz a algunos enigmas geológicos y ocasionó una revolución científica. En el Simposio de Londres en 1964 se aceptó mundialmente el movimiento cortical a gran escala.

A lo largo de mucho tiempo los geólogos y geofísicos trataron de descifrar la historia de la Tierra creyéndola inmóvil y estática, por eso se enfrentaron con tantos enigmas difíciles de resolver. Al contemplar a la Tierra, con la nueva teoría de tectónica de placas como un planeta con movimiento propio se produjo un gran avance en el área de las ciencias de la Tierra y nos dio una nueva perspectiva del planeta en que habitamos. ____________________________________________________________________