Relojes geológicos

INTRODUCCIÓN

En geología, la unidad de tiempo es el millón de años. Esto da una idea de la magnitud de la historia geológica de nuestro planeta. Por eso es muy difícil calcular con exactitud cuando sucedió un acontecimiento como el origen de la vida, que se sitúa aproximadamente hace unos 3.000 millones de años, aunque no se sabe exactamente cuándo. A partir de información obtenida de fósiles, y de análisis de las rocas, se puede saber aproximadamente esta fecha. Uno de los motivos por los que no se puede calcular fácilmente (aparte de por el tiempo transcurrido) es que la Tierra ha ido cambiando mucho a lo largo de todo este tiempo. Las columnas estratigráficas dan información sobre estos cambios y sus repercusiones en tiempos posteriores a ellos.

DEFINICIÓN DE GEÓLOGÍA

De geo- (tierra) y -logia (ciencia):

Es la ciencia que trata de la forma exterior e interior del globo terrestre, de la naturaleza y de las materias que lo componen y de su formación; de los cambios o alteraciones que estas han experimentado desde su origen, y de la colocación que tienen en su actual estado.

Tiempo Geológico

Relojes geológicos: Cuando se desea expresar la sucesión y la duración de un acontecimiento se emplea un patrón de medición, mediante el uso de determinados aparatos, más o menos precisos, que pueden indicar la relación del hecho ocurrido y la duración del acontecimiento que se desea medir. Las mediciones del tiempo han variado conforme progresa la tecnología. La civilización ha utilizado medidas prácticas referidas al tiempo sidéreo, el cual está relacionado con la rotación de la tierra, con respecto a una estrella fija; al tiempo solar, que se refiere al tiempo transcurrido entre dos culminaciones superiores del Sol (mediodía verdadero) o el tiempo civil que parte de media noche a la siguiente media noche.

Los primeros aparatos utilizados por la humanidad para la medición del tiempo fueron los relojes. Primero los relojes solares, luego las clepsidras que eran los relojes de arena o agua, todos instrumentos muy inexactos. Posteriormente se utilizaron los relojes de péndulo que gozaban de mayor precisión, hasta que se construyeron los cronómetros. Estos últimos, permiten cronometrar los acontecimientos en sus diversas variedades: relojes con taquímetro para medir velocidades móviles que cubren distancias conocidas, el telémetro que permite estimar la distancia de un suceso visible o audible. Con este tipo de cronómetros se obtiene una precisión de 1/5 segundos. Finalmente se construyeron los relojes de cuarzo piezoeléctrico de una gran exactitud en la medición del tiempo, tal como el que existe en el Observatorio de Cagigal. Los relojes atómicos son la última palabra en precisión, y se basan en los fenómenos de la resonancia atómica o molecular, especialmente la del cesio, cuyo retraso en miles de años es apenas de décimas de segundo.

La medición del tiempo es de gran interés, cuando se trata de medir los acontecimientos no sólo del presente sino del pasado y del futuro. Es importante predecir cualquier acontecimiento medible del futuro y también saber lo que ocurrió en el pasado si se refiere a la historia de la Tierra. Sin embargo, no han sido los relojes en sus múltiples variedades los que han permitido medir la antigüedad de la Tierra, sino una serie de técnicas que han concedido crear una escala de tiempo tan amplia, que resulta imposible ser abarcada por una persona en su existencia.

La edad de la Tierra:

Esta es una de las grandes incógnitas científicas, por lo cual ha sido objeto de muchos estudios e investigaciones, encontrando grandes discrepancias de criterio. Se han utilizado métodos variados para tratar de averiguar la edad de la tierra, de las numerosas evidencias se ha llegado a la conclusión, que el planeta Tierra es muy antiguo. Entre los procedimientos empleados para determinar la edad, ya sea relativa o absoluta, algunos se basan en evidencias de orden físico, como es el proceso de sedimentación que originó grandes secuencias estratigráficas de varios metros de espesor, permitiendo calcular la edad relativa aproximada.

Si los estratos de una formación geológica son casi horizontales, se presume que el estrato superior es más reciente que la capa o estrato inferior que le sirve de base a la formación. Se le compara con los sedimentos que actualmente se depositan en el fondo de los mares, en relación con el tiempo empleado para formar determinada área de sedimentación.

Otro procedimiento utilizado es el basado en la evolución de las especies o evidencias de orden biológico, o sea que la edad relativa se puede estimar por el contenido fósil de los estratos de una manera más aproximada. Otros, se han basado en el supuesto enfriamiento que experimentó la Tierra en el transcurso de su evolución, así como también en la salinidad de los océanos. Sus resultados en ambos casos, han sido insuficientes para la determinación de la edad de la Tierra. Sin embargo, por cualquiera de las evidencias empleadas, procesos de sedimentación o la evolución de las especies, no se puede llegar a una cifra real para determinar la edad de la Tierra, ya que la vida sobre ésta apareció mucho después de haberse solidificado, por lo cual cuando se hace referencia a la edad de la Tierra, se hace desde su fase de solidificación.

Los procedimientos modernos, basados en la determinación de la edad absoluta de la Tierra se apoyan en la desintegración atómica que experimentan ciertos elementos radiactivos de algunos minerales de la corteza terrestre. Estos cálculos han proporcionado excelentes resultados en la medición del tiempo geológico, en cuanto a la edad de las rocas se refiere.

Determinación del tiempo geológico mediante el uso de la radioactividad

Los materiales radioactivos tienen periodos de desintegración variables, desde fracciones de segundo hasta miles de años. El método de uranio es el más empleado en la determinación de la edad de las rocas, especialmente de las rocas ígneas, ya que el uranio (U238) se halla ampliamente distribuido en la naturaleza, en pequeñas cantidades, en el mineral llamado Uranita (UO3). El método consiste en la desintegración lenta y espontánea de un isótopo con la emisión de ocho iones de helio de masa cuatro (He4) hasta cambiar los átomos de uranio en su último producto estable de desintegración: el plomo (Pb2O6). Este método, ha permitido fechar las rocas más antiguas de la corteza terrestre, como ocurre con algunas de África y el Canadá, con una edad de 3.300 millones de años.

La desintegración de U238 forma una familia Uranio-Radio, pasando por catorce etapas que se esquematizan en el cuadro siguiente:

Partícula alfa (a). Tiene una masa (2 iones) igual a la de un átomo de helio y una carga positiva dos veces mayor que la carga negativa de las partículas beta (b). Cuando se desintegra el Uranio 238, emite y pierde una partícula a de su núcleo, puesto que la partícula a tiene una masa de 4, el elemento que transmuta es el Uranio X1, de masa 234. Cuando se desintegra un átomo de Radio 226, se producen dos elementos gaseosos: Radón y Helio (partícula a). La partícula a cargada atrae fácilmente hacia ella los electrones para convertirse en un átomo de helio neutro y estable, y a su vez se desintegra. Cuando esto pasa emite otra partícula a y resulta otro elemento inestable. Partícula beta (b). La masa y la carga de las partículas beta son idénticas a las del electrón. Las partículas beta, más ligeras que las a, son desviadas fácilmente. Su rastro es débil y ondulado. Las partículas b producen 1.000 iones, mientras que las partículas a producen 100.000 iones y son rectilíneas.

Otro método bastante utilizado para determinar la edad de las rocas, es el de Godschmit, o sea a partir del Rubidio Estroncio (Rb/Sr), que proporciona resultados muy aceptables, pasando al isótopo radioactivo de Rubidio (Rb 87), que se desintegra en un período aproximado 6,2 x 10 9 años y origina el Estroncio (Sr 87). Por este método se determinó la edad del Escudo Guayanés, Complejo de Guayana o formación de Imataca en 3.200 millones de años.

La determinación de diferentes edades de rocas, por cualquiera de los métodos radioactivos, llevados a cabo en diversos lugares, y del estudio de los meteoritos, ha llevado a concluir, que la Tierra tiene una edad absoluta de unos 4.500 millones de años.

El carbono 14

Este método, ha sido utilizado para obtener la fecha de algunos elementos orgánicos y así, extrapolar este conocimiento a la edad de la Tierra. El método está basado en la medida del elemento radiactivo carbono 14, que se encuentra en todos los tejidos vivos. Como resultado de la radiación que pasa a través de la atmósfera superior de la tierra, los átomos ordinarios de nitrógeno se transforman en carbono 14 radiactivo. Algunos de estos átomos radiactivos son entonces, incorporados en las moléculas de dióxido de carbono las cuales, son a su vez absorbidas por las plantas en el proceso de fotosíntesis. Los animales consumen material vegetal o carne cuyo origen también está vinculado en alguna forma con las plantas. Cada organismo en sí, ya sea planta o animal, contiene una cierta cantidad de carbono 14 radiactivo.

Cuando un organismo muere, la absorción de carbono 14 cesa y el elemento radiactivo comienza el proceso de decadencia de regreso a nitrógeno. Al medir la cantidad de carbono radiactivo en una muestra se puede determinar la fecha de su muerte. Cuanto más carbono 14 esté presente, menor será la edad

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