miércoles, 10 de junio de 2015

Historia de la Tierra y de la Vida

Formación de la Tierra

La tierra que hoy conocemos tiene un aspecto muy distinto del que tenía poco después de su nacimiento hace unos 4600 millones de años. Entonces era un amasijo de rocas conglomeradas cuyo interior se calentó y fundió todo el planeta. Con el tiempo la corteza se secó y se volvió sólida. En las partes bajas se acumuló el agua mientras que, por encima de la corteza terrestre, se formaba una capa de gases, la atmósfera. Este proceso fue asi:

1. Las nebulosas asociadas con estrellas jóvenes se localizan en los discos de las galaxias espirales y en cualquier zona de las galaxias irregulares.Constituia enormes cantidades de polvo y gas.


2. Se formo el protosol  gracias a la atraccion gravitatoria. 
    Protosol: Masa cósmica que dio origen a un sistema planetario.



      3. Al igual que el protosol se incrementa su temperatura. Las particulas se fusionaron formando los planetesimales. Son cuerpos de algunos centenares de metros de diámetro.



4. Los protoplanetas son cuerpos celestes considerados embriones planetarios, de tamaño aproximado al de la Luna, presentes en los discos protoplanetarios.
Surgen de los choques de planetesimales de un diámetro que se atraen unos a otros debido a la gravedad y colisionan, formando protoplanetas. Cada protoplaneta ve su órbita ligeramente perturbada por la interacción con otros protoplanetas, hasta producirse nuevas colisiones entre ellos.



 El origen de la vida


En 1930, el ruso Oparin y el británico Haldane propusieron una hipótesis en la que la vida se habría originado como resultado de un proceso que constaría de tres etapas:

     a) Formación de moléculas orgánicas sencillas, como aminoácidos y azúcares como la glucosa.

   b) Formación de moléculas orgánicas complejas, las moléculas sencillas se combinan para formar otras moléculas más complejas, que se acumularon en los océanos primitivos  formando la “sopa primordial”.

   c) Formación de coacervados. Alguno de los compuestos de esta “sopa primordial” se unirían formando coacervados. En el interior de estos coacervados se encierran moléculas como los ácidos nucleicos, que podían hacer copias de sí mismas, son los precursores de los primeros organismos.
Esta teoría se confirmo con el experimento de Stanley Miller en 1953.
En esta experiencia se intentó reproducir en el laboratorio las condiciones que supuestamente se darían en la Tierra primitiva.
Se observó la aparición de ciertas moléculas orgánicas como la glucosa.




 La vida cambio el planeta.



El eón Precámbrico incluye la mayor parte de la historia de la Tierra, desde su formación hasta hace 545 m.a. Se divide en dos inmensas eras: Arcaico y Proterozoico; el límite entre ambas se sitúa hacia 2500 m.a.
Los científicos consideran que los primeros organismos aparecieron en el mar; eran microscópicos y muy sencillos.
Hace 3000 m.a. debieron proliferar ya las bacterias fotosintetizadoras, que originaban unas estructuras de caliza similares a los arrecifes: los estromatolitos.
Las bacterias formadoras de estromatolitos desempeñaron una doble función:



1. Aportar oxígeno a la atmósfera gracias a su actividad fotosintética. Este oxígeno se fue acumulando a la atmosfera existente.


2. Retiraron grandes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera. Con él y con el calcio construyeron los estromatolitos.


Los primeros organismos eucarióticos (células con núcleo) se originaron hace 1800 m.a., mientras que los primeros organismos pluricelulares aparecieron hace unos 600 m.a.
En el tramo final del Precámbrico, los continentes se unieron y dieron lugar a un supercontinente denominado Pannotia. Por último, al finalizar el Precámbrico ocurre la mayor glaciación de la historia de la Tierra.

Durante esta glaciación el planeta se cubrió totalmente de nieve y en el reinaba el clima más frío que se puede imaginar: -50ºC de temperatura media terrestre y unos -20ºC en el ecuador, esto se debe a que la nieve fresca refleja la mayor parte de la radiación solar hacia el espacio; debido a su albedo muy elevado (se llama albedo a la fracción de radiación reflejada y varía dependiendo de la superficie.


Paleozoico


Los acontecimientos más destacables ocurridos en el Paleozoico son:

Se produce la explosión cámbrica. Al comienzo del Paleozoico, en menos de 40 m.a. aparecen casi todos los grandes grupos de animales. Esta extraordinaria diversificación de los organismos ocurre durante el primer periodo: el Cámbrico.

Aparecen los animales provistos de caparazón destacan los trilobites que son fósiles característicos de la era. La vida invade los continentes desde su origen, la vida había estado confinada a los océanos. Hace 450 m.a. había ya plantas terrestres (líquenes y musgos). En el periodo Carbonífero, hace 350 m.a., había bosques de helecho y otras plantas.

Se originan los vertebrados. Los primeros vertebrados eran marinos: los peces. Los terrestres aparecen más tarde; primero, los anfibios y después los reptiles.

La gran extinción del Pérmico. Al final del Paleozoico, en el periodo Pérmico, se produce la mayor extinción de especies.

La era de los reptiles

El Mesozoico, que significa edad de los animales medios, es el tiempo comprendido entre hace 250 m.a. y 65 m.a. Los cambios evolutivos más importantes de esta era son:


  • Se originan los ammonites, fósiles característicos del Mesozoico.



  • Los reptiles adquieren su máximo desarrollo y diversificación.



  • Se originan los primeros mamíferos.

  • Se originan las primeras aves. Presentaban unas características intermedias entre los reptiles y las aves actuales.



  • Se originaron las plantas con flores.

     

    Los dinosaurios dominaban la tierra.


    Los reptiles colonizaron hábitats muy diversos, tanto terrestres como acuáticos.
    Los pterosaurios eran voladores; los ictiosaurios  recolonizaron el agua y adaptaron formas similares a peces. Sin embargo, la mayoría eran terrestres como los dinosaurios.
    La variedad de dinosaurios era increíble. Algunos eran gigantes como el Brachiosaurus. Otros apenas pesaban un kilo. Algunos eran herbívoros y otros carnívoros como el Tyrannosaurus.
    Al final del Mesozoico se extinguieron muchos grupos de plantas y animales, entre ellos los ammonites y los dinosaurios.
    Se cree que las primeras aves, a partir de las cuales se originaron las aves modernas, eran dinosaurios. Por tanto, no todos ellos se extinguieron.




    La era de los mamíferos

    Llamamos Cenozoico a los últimos 65 m.a. de la historia de la Tierra. En el cuál se distinguen dos periodos: Terciario y Cuaternario, este último abarca desde hace 2 m.a. hasta la actualidad. Los acontecimientos más importantes son:

    •         Diversificación de los mamíferos y las aves.
    •         Diversificación de las plantas con flores.
    •         Elevación de las grandes cordilleras actuales.
    •         Aparición de los homínidos.
        La especie humana pertenece a los homínidos y esta a su vez a los primates. Nuestro origen fue un grupo de primates que se separo del resto hace 35 m.a. en la que se encontraban hominidos y simios antropoides. A su vez los homínidos se seraparon de los simios hace unos 6 m.a. dando origen tras mucho tiempo de evolución al ser humano actual.

          Evolución de los homínidos.


          Su evolución hasta llegar al Homo sapiens se conoce como procesos de hominización:
    •      Bipedestación (caminar erguido).
    •      Adquisición del lenguaje articulado.
    •      Incremento de capacidad craneana.
          Se han descubierto muchas especies de homínidos algunas directas al Homo sapiens y        otras lineas que no tuvieron continuidad.
        
        Los fósiles de homínidos mas antiguos se han encontrado en África, tienen 4,5 m.a.    pertenecientes a los Australopithecus. Median entre 1-1,5 metros, con volumen craneal      entre 400 y 500 centímetros cúbicos. Caminaban erguidos y se extinguieron hace 2 m.a.

          Los primeros fósiles clasificados como Homo son los Homo habilis de hace unos 2,5 m.a.    Tenian un aspecto similar al Australopithecus pero tenían mayor capacidad craneal.

       Homo erectus vivió entre hace 1,7 m.a. y 50.000 años, capacidad craneal entre 800-1100  centímetros cúbicos y posiblemente se originó a partir del Homo ergaster.

       Homo antecessor, sus fósiles más antiguos tienen 1.200.000 años y estos fueron                 encontrados en el yacimiento de Atapuerca             (Burgos), el más importante yacimiento               homínido. Esta especie es antecesora del    Homo neardenthalensis, estos aparecieron           hace unos 300.000 años y tenian una        capacidad craneana de 1500 centímetros cúbicos;     mayor a la nuestra.

            Los restos más antiguos del Homo sapiens se han encontrado en África y son de hace          unos  200.000 años. Hace 50.000 años salieron de África y desde hace 40.000 años            viven en Europa junto con los neandertales hasta que se extinguieron hace 28.000 años.      Desde entonces el Homo sapiens es el único homínido que ha perdurado.





    Grandes Cambios Climáticos

    La Tierra al ser un planeta dinámico ha presentado distintos cambios ambientales a lo largo de su existencia que lo han alterado por completo, ya fuesen causados por:

    - Causas externas, como el impacto de meteoritos o las radiaciones solares.


    - Causas internas, como cambios en la composición de la atmósfera, uniones o divisiones de los continentes, elevaciones o descensos del nivel del mar, importante actividad volcánica o importante aparición o extinción de especies.


    Indiferentemente de las causas todas ellas han provocado cambios climáticos y grandes extinciones.



    Glaciaciones 






    Extinciones en masa

    Son las desapariciones en masa de un gran número de especies en un corto periodo de tiempo. Ha habido 5 grandes extinciones en masa, la mas importante fue al final del Paleozoico en la cual el 70% de las especies terrestres murieron y el 80% de las marinas. Puede que se debiese a la coincidencia del cambio climático, la erupción de volcanes y el impacto de un meteorito.

    Con todo esto la llamada gran extinción, a finales del Mesozoico, es la más conocida ya que algo desconocido causo la muerte de los dinosaurios y de mas de la mitad de las especies de plantas y animales.





    La Edad de la Tierra

    Ideas sobre la edad de Tierra

    El miedo a la acusación de herejía limitó a los científicos de la Edad Moderna a contradecir la fecha propuesta por el Arzobispo Ussher, que determinó en 1650 que la Tierra fue creada exactamente al anochecer del sábado veintidós de octubre del 4.004 antes de Cristo. Ussher se basó en la genealogía descrita en el antiguo testamento.



    Steno y Hooke, estudio de las rocas sedimentarias y fósiles


    Contemporáneo a Ussher, Steno estudió los estratos de las rocas sedimentarias y concluyó que los fósiles presentes en las rocas sedimentarias son contemporáneos con el depósito de las mismas. También anunció el principio básico de la superposición de estratos, afirmando que los estratos más modernos son los que se sitúan por encima de los demás.
    Robert Hooke, al mismo tiempo pudo contradecir la datación de Ussher gracias a la velocidad con la que se acumulan los materiales sedimentarios y conociendo el espesor de los mismos. La edad que determinó Hooke para la Tierra es de al menos algunos centenares de millones de años.


     El experimento del conde de Buffon


    En el siglo XVIII Buffon construyó una bola compuesta por diversos materiales, supuestamente los materiales por los que está formada la Tierra, y la fundió. Calculó el tiempo de enfriamiento de la bola y esos datos los extrapoló para la Tierra. El resultado inicial era de 3 millones de años.
    Esta cifra tuvo que ser retocada por Buffon influenciado por la Iglesia, obligándole a ofrecer una cifra de 75.000 años a cambio de no caer en herejía.


    Lord Kelvin y las leyes de la conductividad térmica


    Admitió que la Tierra se enfrió a un ritmo constante y, determinando la constante de conductividad térmica de todos los materiales terrestres, determinó que la edad del planeta debía ser de 99 millones de años.

     Teorías del siglo XIX


    En esta época se desarrollaron métodos de estudio de la edad del planeta basados en cálculos físicos y astronómicos, como el enfriamiento de la Tierra y la física orbital, y en observaciones de procesos geológicos como las tasas de sedimentación, las tasas de erosión o la química de los océanos.
    • Walcott calculó la edad de la Tierra en 55 millones de años estudiando el Gran Cañón del Colorado. John Phillips con un método similar la tasó en 96 millones de años.
    • Georges Darwin, hijo de Charles Darwin, observó el acople de órbitas y las deformaciones producidas por las mareas y no dió una cifra concreta pero sí dijo que al menos, la Tierra debía tener 65 millones de años.
    • John Joly observa la cantidad de sal existente en los mares para sus cálculos y parte de la idea de que todo el sodio de los mares proviene de la erosión de los materiales continentales con una acumulación constante. Sus valores estaban entre 80 y 90 millones de años.

    Métodos radiométricos


    Con el descubrimiento de la radioactividad y las primeras dataciones se ha llegado a la conclusión que la edad de la Tierra ronda entre los 4.400 y los 4.510 millones de años.
    Los primeros científicos en utilizar estos métodos fueron Rutherford, Boltwood y Clair Patterson.
    Con este método se han podido datar rocas lunares y meteoritos.
    En la actualidad, con los métodos más avanzados y utilizando la radioactividad, los estudios se basan en concretar la edad de otros planetas o de materiales que viajan por el espacio con el fin de concretar la edad total del Universo.



     Los fósiles, testigos de otras épocas


    Qué es un fósil

    Se denomina fósil a cualquier resto de ser vivo que habitó en el pasado, o cualquier evidencia de su actividad, que ha llegado hasta nosotros gracias al proceso de mineralización o conservación en las rocas. Hay fósiles diversos. Pero lo que tienen en común es que son muy escasos. Por ello, se consideran un patrimonio natural de la mayor importancia, y que hay que proteger.

    La fosilización

    Que los restos de un animal o planta del pasado lleguen hasta la actualidad, conservados en piedra, es un fenómeno que requiere tiempo y reposo. Comienza con el depósito del cadáver de un animal o de los restos de una planta en una zona donde se produce sedimentación. Los restos han de ser cubiertos de forma rápida por los sedimentos, para que así queden fuera del alcance de otros seres vivos que podrían dispersarlos o dañarlos. Al cabo de un tiempo, una vez que los restos se han cubierto completamente, se comienza a producir la litificación del sedimento. Los restos se mineralizan. Se conservan así los huesos, las partes duras y, en muchos casos el molde de las partes blandas del cuerpo.
    La formación de un fósil es un proceso complejo, en el que se dan muchas casualidades. Es casual, por ejemplo, que un animal muera cerca de algún lugar donde sus restos puedan sedimentar. También es casual que su cadáver no se convierta en alimento de otros animales carroñeros, que podrían destruir y dispersar los restos. Es otra casualidad que los sedimentos cubran rápidamente el cuerpo. Es casual que se produzca la litificación de los restos, que no se destruya por procesos ligados a la dinámica del planeta, que se conserven en las rocas durante millones de años…y, por último, a veces su descubrimiento es casual.

    Tipos de fósiles

    Es sorprendente la diversidad de fósiles que existen. Pueden fosilizar no sólo las partes más duras de los animales y plantas, sino también partes mucho más blandas de su cuerpo, e incluso restos de su actividad. Las partes duras, como los esqueletos externos, o internos, la dentadura, los caparazones, etc, son los fósiles más comunes. Ejemplos son las conchas de moluscos o los huesos de algunos vertebrados.
    Los moldes corporales son otro tipo de fósiles muy frecuente. Se trata de huellas del cuerpo de un ser que se han conservado mineralizadas. Pueden ser moldes internos, como por ejemplo, el que queda cuando se petrifica el barro que penetra en la concha vacía de un molusco o moldes externos.


    Las huellas de actividad son un conjunto muy variado de fósiles, que muestran evidencias de la actividad biológica. Ejemplos son los fósiles de excrementos (coprolitos) de dinosaurios, las pistas de reptación de invertebrados, las huellas de las pisadas de dinosaurios y aves, etc. Se trata de fósiles bastante menos comunes, pero que proporcionan mucha información sobre la vida de los seres del pasado.





    La datación


    La datación consiste en la ubicación de restos materiales o culturales en un periodo determinado. Las formas para ubicar un fenómeno en el tiempo suele ser de dos tipos
    Datación relativa: en este sistema no interesa el momento exacto sino el orden cronológico de los hechos estudiados.
    Datación absoluta: este sistema consiste en medir la edad real de los restos estudiados y realizarlo es más dificultoso que la datación relativa


    El tiempo geológico


    El tiempo geológico del planeta se divide y distribuye en intervalos de tiempo caracterizados por acontecimientos importantes de la historia de la Tierra y de la vida. Como la edad de la Tierra es de aproximadamente 4600 millones de años, cuando se habla de tiempo geológico suele expresarse casi siempre en millones de años y siempre referidos a «antes del presente».
    Las unidades usadas para dividir el tiempo geológico son de dos tipos: las referidas a tiempo relativo (unidades geocronológicas), que ordenan cronológicamente los acontecimientos geológicos, y las referidas a tiempo absoluto (unidades geocronométricas), expresadas en valores absolutos, en millones de años (Ma).
    La geología histórica es la rama de la geología que estudia las transformaciones que ha experimentado la Tierra desde su formación, hace unos 4570 millones de años, hasta el presente.


    La secuencia histórica


    En el transcurso del siglo XVII los geólogos se dieron cuenta que:
    1. Las secuencias de estratos están a menudo erosionadas, distorsionadas, inclinadas o incluso invertidas, lo que tiene lugar tras su deposición.
    2.  Los estratos depositados al mismo tiempo en diferentes lugares pueden tener apariencias completamente distintas.
    3.  Los estratos de cada área representan solo una pequeña parte de la larga historia de la Tierra.
    Para determinar la secuencia histórica se utiliza el principio de relaciones transversales, según el cual todo proceso geológico es posterior a los materiales que afecta. Dado que este principio permite establecer el orden en que se suceden los acontecimientos, suele denominarse también principio de sucesión de acontecimientos.



    Radiación de fondo de microondas.


    En 1965, G. Gamow y A. Penzias descubrieron una radiación de fondo similar a la que Hubble predijo.
    En 1901 Hubble dijo que debería existir una radiación de fondo procedente del Big Bang que habría ido perdiendo fuerza  a lo largo del tiempo.