ESCALAS DE TIEMPO Y ERAS GEOLÓGICAS

INTRODUCCIÓN

La temática de esta charla tiene que ver directamente con la respuesta a los interrogantes:

Donde estamos y cual ha sido nuestra historia? Estamos en Colombia y nuestra historia

está ligada a la historia de la tierra! Sí pensamos en los átomos que hay en nuestro cuerpo y

el lugar donde ellos pudieron haber estado hace 100 años, 1 millón de años ó 10.000

millones de años, tendríamos que considerar nuestra Galaxia y el Universo en general.

En nuestro tratamiento consideraremos brevemente el Universo, nuestra Galaxia y el

Sistema Solar (ampliamente discutidos en las conferencias del doctor Juán Manuel

Tejeiro); luego trataremos La tierra y su evolución en el tiempo geológico y en esta forma

presentar a ustedes esos grandes periodos de tiempo que se conocen como eras Geológicas.

Entre los muchos temas importantes que dejamos de cubrir hay uno que se recomienda para

el taller y que podemos denominar como el Estado de la atmósfera inferior, la

tropósfera, en un momento y lugar determinados; este estado depende de los factores de

la máquina del tiempo, tales como sol, lluvia, nubes y vientos.

Entre los resultados esperados está la necesidad de que el estudiante, como artífice de su

propia formación, se convenza de que los diferentes tópicos del Seminario de Biología I

deben ser tomados en forma amplia e interdisciplinaria, que los diferentes eventos

biológicos tienen lugar en el espacio, evolucionan en el tiempo y que las condiciones del

medio juegan un papel preponderante. Destacar al sol como fuente energética necesaria

para los procesos de la vida y la necesidad de preservar el medio ambiente.

EL UNIVERSO

El Universo es todo lo que existe; se estima que contiene alrededor de 100.000 millones de

Galaxias y cada una de las Galaxias posee aproximadamente 1000 millones de estrellas; sin

embargo, el tamaño del universo es tan grande que la mayor parte de el es espacio vacío.

Una manera de pensar el universo es imaginarlo como esfera que se expande

constantemente de tal manera que todo lo que contiene se va alejando más y más entre sí;

no hay nada más allá del universo porque el universo contiene todo el tiempo y el espacio.

Qué tan grande es el Universo? El Sol, cuyo diámetro es aproximadamente 109 veces el

diámetro de la tierra, es una de las 200.000 millones de estrellas que tiene nuestra Galaxia:

La Vía Láctea, la cual es tan grande que la luz gasta aproximadamente 100.000 años en ir

de un extremo a otro de la misma.

Cual es la edad del universo? Este un tópico de alta controversia y campo activo de

investigación. El modelo de mayor aceptación acerca del universo sugiere que el universo

comenzó en un estado singular infinitamente compacto y dentro de un espacio mucho

menor que el tamaño de una partícula atómica. El comienzo de nuestro universo,

frecuentemente referido como el “Big Bang” ocurrió cuando la bola compacta creció – no

en una explosión violenta sino a través de una rápida expansión - hace unos 15.000

millones de años (ma). Inicialmente el universo era muy pequeño y tenía una temperatura

extremadamente alta; los quarks se combinaron para formar partículas (protones y

neutrones), a los tres minutos se cree que se formaron los núcleos de los átomos livianos;

500.000 años después se formaron los átomos complejos; después de 3.000 millones de

años las galaxias empezaron a tomar forma. El sistema solar empezó a formarse 10.000

años después del Big Bang.

LA VIA LACTEA.

La Vía Láctea adquirió su forma de disco con la mayor parte de su materia dispersa sobre

sus brazos espirales (lugar donde se forman las nuevas estrellas) unos 5.000 millones de

años después del Big Bang. La masa de la Vía Láctea es del orden de un billón de veces la

masa del sol y su radio es de unos 15 kpc (1 kiloparsec = 3.260 años luz).

En 1962, Olin Eggen, Don Linden-Bell y Allan Sandage presentaron un modelo para la

formación de la Vía Láctea (modelo ELS) según el cual la Galaxia se formó a partir de una

gran nube protogalática (nube gaseosa de Hidrógeno y Helio) de unos 100 kpc de radio; la

protogalaxia tenía forma esférica, rotaba lentamente y el gas era frío (esto quiere decir que

las velocidades de los átomos con respecto a sus vecinos próximos eran pequeñas). En estas

condiciones el campo gravitatorio resultaba irresistible y la protogalaxia empezó a colapsar

(a desplomarse sobre si misma); simultáneamente, hubo condensaciones en aquellas

regiones donde la densidad era màs alta y de estas condensaciones se originaron estrellas y

cúmulos globulares (aglomeraciones esféricas esféricos que contienen entre uno y diez

millones de estrellas). Uno de los efectos del colapso es el aumento de la temperatura y de

la presión, que compensa la fuerza gravitatoria y frena el propio colapso; el gas, por su

parte, se hace demasiado caliente para formar estrellas y por tanto la formación de cúmulos

glubulares también se detiene. Posteriormente, el gas continua enfriándose, radiando

energía al espacio intergaláctico; pero entre tanto, la rotación inicial que tenía la nube

progaláctica, habrá dado lugar a un disco fino en el que se forman las estrellas a un ritmo

sostenido. Nuestro hogar está en ese disco!

SISTEMA SOLAR

El sistema solar se localiza a unos dos tercios del centro de la Galaxia, en el extremo de un

brazo en espiral conocido como Brazo Local o Brazo de Orión. Está compuesto por el sol,

nueve planetas que giran a su alrededor y muchos otros objetos que orbitan a su alrededor;

el sistema ocupa un volumen en forma de disco con diámetro del orden de 12.000 millones

de kilómetros. El sol, como todas las estrellas, es una enorme bola de gas muy caliente en

revolución; en su núcleo hay reacciones nucleares que liberan gran cantidad de energía que

alcanza su superficie y se propaga por el espacio, la temperatura en el núcleo es del orden

de 15 millones de grados centígrados.

El sol se inició a partir de una nube de gas y polvo en la cual la gravedad inicia la

formación de una esfera de gas en revolución; el núcleo de la protoestrella se hace más

denso y cuando alcanza una densidad crítica se inician las reacciones nucleares. En el

transcurso del giro rápido de la joven estrella, la nube de gas, nieve y polvo restantes se

aplastó, formando un disco que en el caso del sol se convirtió en un sistema de planetas en

órbita; el polvo se comprimió para formar los cuatro planetas rocosos interiores, los

exteriores se formaron a partir de una mezcla de gas, nieve y polvo; el origen de Plutón se

desconoce.

El sol (la nueva estrella, formada hace 4.600 millones de años) brilla ahora fijamente

convirtiendo el Hidrógeno en Helio por fusión nuclear a razón de 600 toneladas por

segundo y perdiendo 4 millones de toneladas de su masa cada segundo!

LA TIERRA

La Tierra es un denso planeta rocoso que se formó al mismo tiempo que el sol (hace 5.000

millones de años); la tierra como los demás planetas también se formaron a partir de la

materia más fría de la nube de gas y polvo en revolución; la radioactividad de la tierra

fundió la superficie, los minerales mas pesados como el níquel y el hierro se hundieron para

constituir el núcleo terrestre y los elementos livianos flotaron hacia la superficie. Hace

4.000 millones de años, bloques de roca sólida bajaban y se fundían antes de emerger

nuevamente a la superficie. Solidificada la superficie, se necesitó varios millones de años

para que los gases volcánicos formaran la atmósfera; el vapor de agua se condensó y

constituyó los océanos. Aún hoy día la tierra sigue cambiando, las placas tectónicas se

mueven acercando a ciertos continentes y alejando a otros.

La tierra actual está rodeada por una nube de gases llamada atmósfera que la protegen de

los rayos solares y las hostiles condiciones del espacio exterior y en cual está el aire y el

vapor de agua que en parte son los responsables de la vida del tiempo y del clima. Hay

cinco capas atmosféricas: Exosfera, capa delgada previa al espacio exterior, situada a 900

km; Termosfera, capa entre 80 y 450 km, Mesosfera, capa entre 50 y 80 km;

Estratosfera, capa entre 10 y 50 km, la temperatura varía de –60ºC hasta casi el punto de

congelación del agua, contiene la capa de ozono, el cual nos protege de la radiación

ultavioleta; Troposfera, hasta los 10 km sobre la superficie, en esta capa se forman las

nubes y contiene el 75% de todos los gases de la atmósfera y es allí donde los seres

humanos pueden respirar normalmente.

La Corteza terrestre ó Litósfera es una fina capa de rocas (de 6 a 64 km de espesor), que

elevada por encima del nivel del mar da lugar a islas y continentes; la corteza son

fragmentos ó placas que están en lento pero continuo movimiento. Las placas flotan sobre

una capa viscosa que se denomina Astenosfera.

Los Continentes han cambiado de posición y de forma a través del tiempo geológico; hace

250 millones de años se cree que había un supercontinente llamado Pangea y que 130

millones de años después se dividió en dos: Laurasia y La Tierra de Gondwana; esta

evolución ha continuado hasta la situación que tenemos en el presente.

TIEMPO GEOLÓGICO.

Cual es la edad de nuestro planeta?

La respuesta exacta no se conoce, pero estimativos recientes indican que es

aproximadamente 4500 millones de años. Este intervalo de tiempo entre la formación de la

tierra hasta nuestros días se conoce como tiempo geológico. El secreto de su edad lo revela

el estudio sistemático de las rocas que forman la corteza terrestre y su superficie; en ellas se

encuentra los eventos de su formación y la vida existente en el pasado. Para recopilar estos

registros y medir la edad de la tierra se usan dos escalas:

• Una escala relativa de tiempo, basada en la secuencia de las capas de rocas y la

evolución de la vida, y

• La escala radiométrica de tiempo, basada en la radioactividad natural de elementos

químicos en algunas rocas.

Las rocas más antiguas muy seguramente han sido recicladas y destruidas en el proceso de

formación de las placas tectónicas y si existen algunas no han sido halladas; sin embargo,

se ha asumido que la tierra y los demás cuerpos sólidos del sistema solar se formaron en la

misma época y por tanto tienen igual edad.

Utilizando técnicas de decaimiento radioactivo de isótopos de elementos que ocurren

naturalmente en rocas y minerales se han encontrado rocas cuya edad supera los 3500

millones de años en todos los continentes de la tierra; hay evidencias experimentales que

muestran que la tierra tiene por lo menos 4300 millones de años, pero que no revelan la

edad exacta de su formación:

• Las rocas más antiguas de la tierra (4030 millones de años) se encontraron en

Acasta Gneisses (noroeste del Canada).

• En Australia occidental se encontraron cristales de Zirconio, en rocas sedimentarias

mucho más jóvenes, cuyas edades superan los 4300 millones de años (las rocas

fuente de estos cristales aún no han sido halladas).

Las rocas lunares más viejas, traídas por las misiones Apollo, revelan edades entre 4400 y

4500 millones de años; mediciones hechas en meteoritos (fragmentos de asteroides)

recuperados en la tierra también dan resultados de este orden. Lo anterior nos indica que la

edad (tiempo transcurrido desde su formación) del sistema solar está entre 4530 y 4580

millones de años, resultado que es consistente con los cálculos de la edad de la Galaxia

Milky Way, donde está localizado nuestro sistema solar.

En el estudio de la evolución de la tierra y los diferentes eventos ocurridos desde su

formación hasta el presente, el tiempo geológico relativo ó tiempo de vida de nuestro

planeta se ha dividido en Eras geológicas, las Eras en Periodos Geológicos y los Periodos

en Epocas Geológicas.

Las principales Eras de tiempo geológico son:

• PRECAMBRICO, comprendido entre el nacimiento del planeta y la aparición de

las formas complejas de vida; más del 80% del tiempo de existencia del planeta cae

dentro de esta era. Aproximadamente se puede decir que va desde hace 4.500

millones de años hasta hace 544 millones de años. Se distinguen dos Periodos: El

Arcaico (3800 a 2500 ma) y el Proterozoico (2500 a 544 ma); anterior al Arcaico,

hay un tiempo que se conoce como “Hadean” (4500 a 3800 ma) durante el cual el

enfriamiento y la formación principal de la tierra tuvo lugar. Correspondiente a esta

Era se encontraron fósiles de células Eucariotas.

• PALEOZOICO, (desde hace 544- hasta 244 ma) conocida también como Era de la

vida más antigua. Comprende los Periodos: Cámbrico, Ordovícico, Silúrico,

Devónico y Carbonífero. Cámbrico, tomado del nombre romano del País de

Gales, donde se obtuvieron y estudiaron las rocas que han proporcionado las

evidencias más antiguas de formas complejas de vida. Ordovícico y Silúrico ó

Siluriano corresponden a los nombres de las tribus célticas que vivieron en el País

de Gales durante la conquista romana. Devónico, tomado del nombre de

“Devonshire,” ciudad donde dichas rocas fueron estudiadas por primera vez. El

Carbonífero corresponde a los estados norteamericanos de Pensilvania y

Mississippi, de donde se obtuvieron rocas con evidencias de vida de esos periodos.

El Pérmico corresponde a la provincia rusa con el nombre de Perm, de donde se

sacaron y estudiaron esas rocas. En esta Era ocurrió la gran explosión Cámbrica,

aparecen los primeros vertebrados, hay evidencia de la existencia de Tribolitas,

Nautiloides, peces, amfibios, insectos con alas y Coelnosauravus. Hubo tres grandes

extinciones masivas (hace 438 ma, 367 ma y 248 ma)

• MESOZOICO (245 a 65 ma) conocido también como era de la vida medioeval.

Los Períodos: Tríasico, Jurásico y Cretáceo. El tríasico tomado de la palabra

“trias.” Jurásico, llamado por las montañas “Jura,” localizadas entre Francia y Suisa

y de donde se sacaron rocas correspondientes a esta edad que fueron estudiadas por

primera vez. Cretáceo, tomado de la palabra latina para tiza (creta), relacionado con

los depósitos de este tipo de material localizados a lo largo del Canal inglés.Los

reptiles fueron los vertebrados dominantes de esta era; el reinado de los dinosaurios

se presentó en esta era. Hay evidencia de que en esta Era, en el mar hubo tortugas,

Dyploulus, Cangrejos y Mesosaures; en el atierra, aves, Tiranosaurus y abejas.

Hubo dos grandes extinciones masivas, una hace 208 ma y la otra hace 65 ma.

• CENOZOICO (65 ma hasta el presente), llamado Era de la vida reciente, también

Era de los mamíferos por ser los animales dominantes en la superficie terrestre.

Comprende dos Períodos: Terciario y Cuaternario. En el Terciario aparecen las

ballenas, los primates y el Homo-Habilis.

BIBLIOGRAFÍA.

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No.27, Julio 2000.

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LA NUBE DE LA VIDA. F. Hoyle y N.C. Wickramasinghe. Grupo Editorial Grijalbo.

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LA TIERRA. Gran Enciclopedia de Bolsillo. Editorial Molino, Bacelona (España), octubre

1995.

ESPACIO. . Gran Enciclopedia de Bolsillo. Editorial Molino, Bacelona (España), octubre

1995.

TIEMPO Y CLIMA. . Gran Enciclopedia de Bolsillo. Editorial Molino, Bacelona

(España), octubre 1995.

LA APARICION DE LA VIDA. Francois Raulin. (Conocer la Ciencia). RBA Editores S.A.

Barcelona, 1994.

LOS PLANETAS. Bernard Hagene. (Conocer la Ciencia). RBA Editores S.A. Barcelona,

1994.

ILUSTRACIONES GRAFICAS.

A continuación se copiarán algunas de las ilustraciones gráficas presentadas en la

conferencia.

GALAXIA: LA VIA LACTEA

SUPER CONTINENTE: PANGEA -hace 250 millones de años-

LAURASIA Y TIERRA DE GONDWANA -hace 120 millones de años-

Precámbrico(4500-544)

Arcaico Proterozoico Cámbrico Ordovícico Selúrico Devónico

Fanerozoico(544-presente)

Paleozoico(544-245)

Artrópodos

Explosión Cámbrica

CenozoicMesozoico(245-65)

Paleozoico

Tiranosauro Primate

Homo HabilisMamíferos Dimetrodante

Insectos con alas

Reptiles

Coelurosauravus

Aves Abejas

ERAS GEOLOGICAS

FOSILES DE MICRO-ORGANISMOS -Formación Geológica Gunflint (Canada)- >1.800 millones de años