La tierra (Planeta): concepto, origen y características
La Tierra, nombre que proviene del latín Terra, es un planeta que forma parte del sistema solar. Se encuentra en la tercera órbita más cercana al Sol y es el quinto planeta en tamaño, además de ser el más denso entre los ocho que lo componen. Es, asimismo, el planeta más grande de los cuatro rocosos o terrestres, aquellos situados más cerca del Sol.
La Tierra se originó hace unos 4550 millones de años, y la vida comenzó a desarrollarse alrededor de mil millones de años más tarde. Es el hogar de una vasta cantidad de especies, incluidos los seres humanos, y actualmente es el único lugar en el universo conocido donde existe vida.
Índice de contenidos
Introducción
La atmósfera terrestre y otras condiciones abióticas han experimentado alteraciones considerables debido a la actividad de la biosfera, lo que ha favorecido la proliferación de organismos aerobios. Además, la formación de la capa de ozono, junto con el campo magnético de la Tierra, bloquea las radiaciones solares dañinas, lo que posibilita la vida en el planeta.
Las características físicas de la Tierra, su historia geológica y su órbita han sido fundamentales para el mantenimiento de la vida, que se estima continuará durante unos 500 millones de años más, hasta que el aumento de la luminosidad del Sol cause la extinción de la biosfera.
La corteza terrestre está dividida en placas tectónicas que se desplazan sobre el magma en ciclos de millones de años. Esta superficie está formada por continentes e islas, que albergan lagos, ríos y otras fuentes de agua, mientras que los océanos salados cubren aproximadamente el 71 % de la superficie terrestre, componiendo la hidrósfera. Este equilibrio de agua líquida, esencial para la vida tal como la conocemos, es único en el universo.
Los polos de la Tierra están mayormente cubiertos por hielo sólido, como el casquete de la Antártida, y el planeta posee una estructura interna geológicamente activa: un manto sólido, un núcleo externo líquido que genera el campo magnético, y un núcleo interno de hierro.
La Tierra interactúa gravitacionalmente con otros cuerpos celestes, especialmente con el Sol y la Luna. La Tierra completa su órbita alrededor del Sol en un año sideral, realizando 366,26 rotaciones sobre su eje, lo que equivale a 365,26 días solares. La inclinación de su eje, de 23,4°, genera las estaciones del año.
La Luna, su único satélite natural, comenzó a orbitar la Tierra hace 4530 millones de años, afectando las mareas, estabilizando la inclinación del eje y reduciendo gradualmente la velocidad de rotación del planeta. Durante el bombardeo intenso tardío, entre 3800 y 4100 millones de años atrás, la Tierra sufrió impactos de asteroides que modificaron su superficie.
Los recursos minerales del planeta, junto con los productos de la biosfera, permiten sustentar a la población humana global, que se organiza en unos 200 estados soberanos. Estos estados interactúan entre sí mediante diplomacia, comercio, viajes y acción militar.
Las culturas humanas han concebido diversas ideas sobre la Tierra, incluyendo su personificación como una deidad, la creencia en un planeta plano o en la Tierra como el centro del universo, hasta llegar a una visión moderna en la que se percibe como un entorno interconectado que requiere ser gestionado.
Principios y formación de la tierra
Los científicos han logrado reconstruir una visión detallada de la historia temprana de la Tierra. De acuerdo con los estudios, el material más antiguo del sistema solar se formó hace 4567.2 ± 0.6 millones de años, y alrededor de 4550 millones de años atrás, con un margen de error del 1 %, la Tierra y los demás planetas del sistema solar ya se habían formado a partir de la nebulosa solar, una masa en forma de disco compuesta por gas y polvo remanente de la formación del Sol.
Este proceso de formación de la Tierra mediante acreción ocurrió en su mayoría durante un periodo de 10 a 20 millones de años. A medida que la corteza externa, inicialmente fundida, se enfriaba, se formaba una capa sólida, mientras el agua comenzaba a acumularse en la atmósfera. La Luna, por su parte, se formó poco antes, hace unos 4530 millones de años.
El modelo más aceptado para la formación de la Luna es la teoría del gran impacto, que sugiere que un objeto del tamaño de Marte, con alrededor del 10 % de la masa de la Tierra, chocó tangencialmente contra nuestro planeta. En este modelo, parte de la masa del objeto colisionante se fusionó con la Tierra, mientras que otra parte fue expulsada al espacio, lo que proporcionó el material necesario para formar la Luna a través de un proceso de aglutinamiento bajo la influencia de la gravedad.
La atmósfera primitiva de la Tierra se formó por la desgasificación de la corteza y la actividad volcánica. La condensación del vapor de agua, junto con el hielo y agua líquida traídos por asteroides, cometas y objetos transneptunianos, originó los océanos. Aunque el Sol recién formado solo tenía el 70 % de su luminosidad actual, existen pruebas que indican que los océanos primitivos permanecieron en estado líquido, a pesar de la poca energía solar recibida, lo que constituye la “paradoja del joven Sol débil”.
Esto se debió a la combinación de gases de efecto invernadero y una mayor actividad solar que aumentaron la temperatura terrestre, evitando que los océanos se congelaran. Hace unos 3500 millones de años se generó el campo magnético terrestre, lo que protegió la atmósfera de la erosión por el viento solar.
Se han propuesto dos modelos para el crecimiento de los continentes: el modelo de crecimiento constante y el modelo de crecimiento rápido en los primeros momentos de la historia de la Tierra. La evidencia sugiere que el segundo modelo es más plausible, con un rápido crecimiento inicial de la corteza continental, seguido de una fase prolongada de estabilidad.
Durante cientos de millones de años, la superficie terrestre ha experimentado remodelaciones continuas, con la formación y fragmentación de continentes, que a veces se han unido para formar supercontinentes. Aproximadamente hace 750 millones de años, uno de los primeros supercontinentes conocidos, Rodinia, comenzó a desintegrarse. Posteriormente, los continentes se reunieron de nuevo para formar Pannotia entre 600 y 540 millones de años atrás, y finalmente Pangea, que se fragmentó hace unos 180 millones de años, dando lugar a la configuración continental actual.
Evolución de la vida
La Tierra es el único lugar conocido donde ha surgido vida, y se cree que procesos químicos altamente energéticos dieron lugar a la primera molécula auto-replicante hace unos 4000 millones de años. Entre 3500 y 3800 millones de años atrás existió el último antepasado común universal. La fotosíntesis, que permitió a los seres vivos captar directamente la energía del Sol, generó oxígeno que se acumuló en la atmósfera, formando una capa de ozono (O3) en las capas superiores.
La incorporación de células más pequeñas dentro de otras más grandes resultó en el desarrollo de las células eucariotas, y con el tiempo, los organismos multicelulares aparecieron cuando las células dentro de colonias se especializaron. La capa de ozono también protegió la superficie terrestre de la radiación ultravioleta, facilitando la colonización de la Tierra.
En los años 60, surgió la hipótesis de la “Glaciación global”, que sostiene que durante el Neoproterozoico (entre 750 y 580 millones de años atrás), una capa de hielo cubrió gran parte del planeta. Este evento precedió a la “explosión del Cámbrico”, en la que proliferaron las formas de vida multicelulares.
Después de esta explosión, hace unos 535 millones de años, ocurrieron cinco extinciones masivas, siendo la más reciente hace 65 millones de años, cuando un impacto de asteroide causó la extinción de los dinosaurios no aviarios, dejando sobrevivientes a pequeños animales como los mamíferos, que en ese entonces eran similares a las musarañas.
A lo largo de los últimos 65 millones de años, los mamíferos se diversificaron, y hace varios millones de años, un animal africano, el Orrorin tugenensis, desarrolló la capacidad de caminar erguido, lo que permitió el uso de herramientas y la comunicación, estimulando el desarrollo de un cerebro más grande y favoreciendo la evolución humana. Con el advenimiento de la agricultura y las civilizaciones, los seres humanos transformaron la Tierra como ninguna otra especie, alterando la naturaleza y la biodiversidad.
El patrón actual de edades de hielo comenzó hace aproximadamente 40 millones de años y se intensificó durante el Pleistoceno, hace unos 3 millones de años. Desde entonces, las regiones de latitudes altas han experimentado repetidos ciclos de glaciación y deshielo, con periodos de 40 000 a 100 000 años. La última glaciación continental finalizó hace unos 10 000 años.
Composición y estructura
La Tierra es un planeta rocoso, lo que implica que está compuesto principalmente por materiales sólidos, en contraste con gigantes gaseosos como Júpiter. Entre los cuatro planetas terrestres del sistema solar, es el de mayor tamaño y masa, además de ser el más denso, con la mayor gravedad superficial, el campo magnético más intenso y la rotación más rápida.
Es el único planeta de su tipo que posee placas tectónicas activas, las cuales generan un constante cambio en su superficie. Este movimiento tectónico es responsable de la formación de montañas, la actividad sísmica y volcánica. Además, el ciclo de estas placas desempeña un papel crucial en la regulación de la temperatura del planeta, ya que facilita el reciclaje de gases de efecto invernadero como el dióxido de carbono mediante la renovación continua de los fondos oceánicos.
Forma de la Tierra
La Tierra se asemeja a un geoide, o esfera ligeramente achatada por los polos, lo que resulta en un abultamiento alrededor del ecuador. Este fenómeno se debe a la rotación del planeta, lo que provoca que el diámetro ecuatorial sea 43 km mayor que el diámetro polar. Hace unos 22,000 años, la Tierra tenía una forma más esférica, y gran parte del hemisferio norte estaba cubierto por hielo. El derretimiento del hielo generó una menor presión sobre la superficie, causando un “rebote” que continuó hasta mediados de la década de 1990, cuando los científicos observaron que este proceso se invertía. Desde 2002, las mediciones satelitales de GRACE han revelado que la pérdida de hielo en Groenlandia y la Antártida ha sido responsable del aumento de esta protuberancia.
A pesar de que la topografía local presenta variaciones, a gran escala estas son mínimas. La desviación global de la forma idealizada es de solo un 0.17 %, una diferencia menor que la tolerancia permitida en las bolas de billar. Los puntos más altos de la Tierra, como el Monte Everest, y los más bajos, como el abismo Challenger en la Fosa de las Marianas, son las mayores irregularidades en la superficie terrestre. A causa del abultamiento ecuatorial, el volcán Chimborazo en Ecuador es el punto terrestre más alejado del centro de la Tierra.
Historia de la forma terrestre
Desde el siglo XVIII, se ha reconocido que la forma de la Tierra se asemeja a un elipsoide, idea que fue propuesta por Pierre Louis Maupertuis. En épocas antiguas, se creía que la Tierra era plana, como sostenían culturas de la antigua Mesopotamia y algunas tradiciones bíblicas. Fue en el siglo III a.C. cuando la astronomía helenística, a través de las observaciones de Eratóstenes, estableció que la Tierra es esférica. Durante la Edad Media, este paradigma fue aceptado y confirmado, y más tarde, la expedición de Magallanes y Elcano demostró empíricamente la esfericidad de la Tierra.
Tamaño de la Tierra
La circunferencia de la Tierra en el ecuador es de 40,091 km, con un diámetro ecuatorial de 12,756 km y un diámetro polar de 12,730 km. El diámetro medio, usado como referencia, es de aproximadamente 12,742 km. Esta cifra se deriva de la definición original del metro, que representaba una diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el Polo Norte en París.
Las primeras estimaciones del tamaño de la Tierra datan de la época de Aristóteles, pero fue Eratóstenes quien, en 240 a.C., calculó el diámetro y la circunferencia del planeta midiendo el ángulo de incidencia solar en Alejandría y Siena, a 750 km de distancia. Su cálculo, que resultó en una circunferencia de 40,000 km, estuvo sorprendentemente cerca de las mediciones actuales. Posteriormente, Posidonio de Apamea hizo nuevas mediciones en 100 a.C., obteniendo un valor considerablemente menos preciso, que fue adoptado por Ptolomeo durante siglos. Más tarde, en la Edad Media, el astrónomo islámico Al-Biruni desarrolló un método trigonométrico para calcular la circunferencia de la Tierra, obteniendo resultados cercanos a los valores modernos, lo que representó un avance importante en la precisión de estas mediciones.
Composición química de la Tierra
La Tierra tiene una masa aproximada de 5.98 × 10²⁴ kg, y su composición se encuentra dominada por varios elementos químicos. Los principales son el hierro (32.1 %), el oxígeno (30.1 %), el silicio (15.1 %), el magnesio (13.9 %), el azufre (2.9 %), el níquel (1.8 %), el calcio (1.5 %) y el aluminio (1.4 %). El 1.2 % restante corresponde a trazas de otros elementos. Se cree que, debido a la segregación de la masa en la estructura planetaria, el núcleo de la Tierra está compuesto principalmente de hierro (88.8 %), con pequeñas cantidades de níquel (5.8 %), azufre (4.5 %) y menos del 1 % de otros elementos.
El geoquímico F. W. Clarke, considerado el “padre de la geoquímica” por sus estudios sobre la composición de la corteza terrestre, calculó que más del 47 % de esta corteza está compuesta por oxígeno. Los componentes más comunes de las rocas que forman la corteza terrestre son casi todos óxidos, siendo las únicas excepciones significativas los cloruros, azufre y flúor, cuya presencia es generalmente inferior al 1 %.
Entre los principales óxidos se encuentran la sílice, alúmina, óxido de hierro, óxido de calcio, óxido de magnesio, potasio y sodio. La sílice, en particular, actúa como un ácido formando silicatos, y los minerales predominantes en las rocas ígneas son principalmente de este tipo. A partir de 1672 análisis de diversas rocas, Clarke dedujo que el 99.22 % de las rocas de la corteza terrestre están formadas por 11 óxidos, mientras que otros compuestos están presentes solo en pequeñas cantidades.
