Eón hádico. Los primeros 770 millones de existencia de la Tierra se conocen como el eón Hadeico. El término eón se refiere a cada una de las divisiones mayores de la historia de la Tierra desde el punto de vista paleontológico y geológico (1). El eón Hadeico comienza cuando la Tierra se forma, hace aproximadamente 4,570 millones de años y termina hace 3,800 millones de años cuando comienza el eón Arcaico. La palabra Hadeico proviene de la palabra griega Hades, que denominaba al inframundo griego. En la mitología griega, Hades era un lugar oscuro, frío y misterioso. Este nombre parece encajar muy bien con la percepción popular que se tiene acerca de que la Tierra joven era un lugar sumamente caótico, muy caliente y seco, lleno de mares de magma y numerosas erupciones volcánicas. Esta percepción se debe, entre otras cosas, a que en el Hadeico se presentó un evento estelar que se conoce como el Bombardeo Intenso Tardío, el que sucedió hace aproximadamente 4,000 millones de años, en el que la Luna y otros cuerpos del Sistema Solar sufrieron frecuentes impactos sumamente violentos de grandes asteroides.
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En este período de tiempo, cuyo nombre deriva de Hades, dios de los infiernos, se produjo la formación de la Tierra en el entorno del Sistema Solar.
Sobre el origen de la Luna existen dos teorías: que poco después de la formación de la Tierra impactó un cuerpo rocoso del tamaño de Marte desgajándose la Luna o que era un planeta enano y fue capturado por la atracción gravitatoria.
En rocas lunares, meteoritos y algún satélite del Sistema se han calculado edades cercanas a 4.500 millones de años. Sin embargo, no existen rocas terrestres anteriores a 3.800 millones de años, ya que la tectónica de placas y la erosión han borrado los rastros más antiguos que pudieran haber existido. En ese lapso de 700 millones de años se fue enfriando la superficie terrestre.
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La atmósfera terrestre es completamente reductora, es decir, carece de oxígeno gas y está formada por gases como el hidrógeno, el metano, amoniaco, CO2, etc. La superficie terrestre recibe continuos impactos de meteoritos que retrasan el enfriamiento de su superficie, situación que se prolonga hasta hace unos 3900 millones de años.
Figura 1. Representación artística de la concepción que se tiene del periodo Hadeico, Imagen tomada de: http://journalofcosmology.com/ La superficie de la Luna está llena de cicatrices de impactos provocados por estos asteroides, y la Tierra habría recibido un bombardeo aún más intenso. Según todo esto, la vida entonces no habría podido aparecer sobre la Tierra hasta que el bombardeo de asteroides cesara, lo que se cree que sucedió hace alrededor de 3,850 millones de años. Esto último bien podría no ser verdad. En la última década, a partir de análisis de los minerales más antiguos que se conocen, cristales de 4,400 millones de años llamados zircones, que están incrustados en rocas muy antiguas en Australia y el oeste de Canadá- la concepción que teníamos del eón Hadeico ha cambiado. Ahora, la gran mayoría de los geólogos están de acuerdo en que hace 4,200 millones de años, la Tierra era un lugar plácido. Ya había océanos y tierra firme. El ambiente podría haber estado congelado en vez de infernalmente caliente debido a que el Sol produciría en ese entonces 30 por ciento menos de energía que en la actualidad.
Los principales eventos del Hádico fueron:
Eón hádico. Formación de la primera atmósfera (sin oxígeno)
Los datos sobre sedimentos y rocas muy antiguas sugieren que la Tierra tenía una atmósfera diferente a la que actualmente presenta, que es rica en nitrógeno y oxígeno. Hay un consenso que la atmósfera primigenia no contenía oxígeno libre. Sin embargo, ha habido mucha controversia sobre la naturaleza de sus componentes. Dentro de los estudios sobre evolución química, el conocimiento sobre la naturaleza de la atmósfera primitiva es uno de los aspectos más importantes, ya que esa atmósfera proporcionó la materia prima para llevar a cabo la síntesis de compuestos más complejos. En la actualidad se piensa que gases tales como nitrógeno, vapor de agua y dióxido de carbono eran los principales componentes de la atmósfera primitiva y le dan un carácter neutro, y un color rojo al cielo.
En una primera aproximación podemos decir que la atmósfera terrestre comenzó a formarse hace unos 4.600 millones de años con el nacimiento de la Tierra. La mayor parte de la atmósfera primitiva se perdería en el espacio, pero nuevos gases y vapor de agua se fueron liberando de las rocas que forman nuestro planeta. La primera hipótesis es que la atmósfera de las primeras épocas de la historia de la Tierra estaría formada por vapor de agua, dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno, junto a muy pequeñas cantidades de hidrógeno (H2) y monóxido de carbono (CO) pero con ausencia de oxígeno. Era una atmósfera ligeramente reductora ya que la tendencia sería a que el oxígeno se fijase en diferentes compuestos. Sería, pues, una atmósfera con, tan sólo, trazas de oxígeno.
Así pues, la evolución de la atmósfera puede dividirse en varias etapas: En las primeras fases de su existencia, su naturaleza fue determinada por los procesos fundamentales implicados en la formación y evolución primitivas del planeta. En la base de todos estos procesos está la posición de la Tierra dentro del sistema solar, la distancia de la Tierra al Sol y su temperatura de equilibrio. El calor derivado de los procesos que formaron la Tierra sólida causó el escape de gases de esos elementos que están en la superficie de la Tierra, o cerca de ella, que más fácilmente se evaporaban.
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Sin embargo, hay otros autores que opinan que la atmósfera primigenia contenía nitrógeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de agua, hidrógeno y gases inertes, componiendo la nube original de polvo cósmico y gas. El vigoroso viento solar puede haberse llevado la mayor parte de esta atmósfera primitiva durante los primeros 1.000 millones de años de vida de la Tierra. A medida que la Tierra se solidificaba, la pérdida de gases de la parte interna más caliente dio lugar al comienzo de la formación de la atmósfera de los días presentes, dominada por el nitrógeno, el oxígeno, el argón y el dióxido de carbono.
Eón hádico. Gran bombardeo meteorítico
Las evidencias de impactos presentes en muestras lunares, los meteoritos y las superficies craterizadas de los astros rocosos del sistema solar nos muestran un escenario muy violento en el sistema solar durante la época que va desde hace 4.500 millones de años hasta hace 3.800 millones, especialmente durante un cataclismo sucedido hace unos 3.900 millones de años. Aunque muchos científicos pensaban hasta ahora que el bombardeo habría esterilizado la Tierra, el nuevo estudio muestra que sólo habría derretido una fracción de la corteza terrestre, y que por eso los microbios podrían haber sobrevivido perfectamente en hábitats del subsuelo aislados de la destrucción.
Figura 2. El cristal de zircón En esta década se han realizado investigaciones que están proporcionando pistas que podrían ser fundamentales para explicar con más detalle al periodo Hadeico que se basan en el estudio de los cristales de zircón. Un trabajo publicado en la revista Nature (2), refiere que los minerales atrapados dentro de estos cristales ofrecen evidencia de que los procesos de la tectónica de placas (las fuerzas que empujan a la corteza exterior del planeta formando y configurando a los continentes y a los océanos) ya habían comenzado en esa época. Por tanto, ya se habría formado una hidrosfera y habría ya una corteza continental. Sin embargo, la fecha exacta del origen de la vida en la Tierra es aún una incógnita. La evidencia de vida más antigua que se conoce se encuentra en algunas rocas de Groenlandia que están datadas en 3,830 millones años. Si asumimos que estas muestras representan la vida más antigua, entonces significaría que ésta empezó inmediatamente después del final del Bombardeo Intenso Tardío, esto es, en el primer instante en que le fue posible. Sin embargo, según esta nueva investigación, la vida podría haberse generado millones de años antes de lo pensado. El trabajo de estos investigadores se basó en los estudios de las rocas del oeste de Australia, exactamente en la región de Jack Hill. Las rocas tienen apenas 3,000 millones de años, pero contienen zircones que son aún más antiguos. Los cristales de zircón, hechos principalmente de oxígeno y silicio, son extremadamente duros y resistentes y pueden sobrevivir aún en condiciones que erosionarían, fusionarían o transformarían la roca a su alrededor.
Figura 3. A la izquierda, una vista de las rocas utilizadas en el estudio, a la derecha, una imagen artística de cómo pudo ser el periodo Hadeico.
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Los investigadores estudiaron los granos de minerales atrapados dentro de los cristales de zircón y los fecharon con una edad de entre 4,000 y 4,200 millones de años. A partir del análisis de los distintos elementos que se identificaron en estos minerales, pudieron calcular la profundidad y la temperatura a los cuales se cristalizó el zircón, que fueron 1.6km de
profundidad y 704ºC, respectivamente. Además, los estudios sugieren que el flujo de calor que salía de la Tierra hacia la superficie en esa región era de sólo 75mW/m2. Eso, aunque es definitivamente mucho más caliente que hoy en día, es entre 3 y 5 veces menor que la cantidad de flujo de calor que se había calculado hasta hace poco para esa época. Esto significaría que aquellos cristales se formaron en una parte relativamente fresca de la corteza de aquél entonces. En la Tierra actual, una zona con esas características, se le conoce como una zona de subducción, ahí donde una placa oceánica se desliza por debajo de una placa continental hacia el manto. Los materiales que forman a la placa oceánica al verse sometidos a las enormes presiones ejercidas por la placa continental, se combinan con los materiales de ésta (en un proceso de fundido) a temperaturas relativamente bajas. Los científicos creen que el alto contenido de agua y las relativamente bajas temperaturas calculadas a partir del análisis de los cristales de zircón, apuntan a que quizás, los de hace más de 4,200 millones de años, se formaron en una zona de subducción. Y una zona como esta, no podría existir sin que existiese algún tipo de tectónica de placas. Por otro lado, los contenidos relativamente altos de oxígeno-18 en los zircones en comparación con el oxígeno más común (oxígeno-16), apuntan a la presencia de agua. Debido a la edad de los zircones, su historia parece comenzar poco después de la formación de la Tierra, (estimada en aproximadamente 4,500 millones de años) cuando agua líquida interactuaba con las rocas. Esa interacción puede producirse de tres maneras: cuando se producen intercambios entre el agua y los minerales de las rocas; cuando aparecen cristales a partir de soluciones en el agua subterránea o cuando se depositan vetas minerales. Debido a esta interacción, la normalmente baja proporción del isótopo oxígeno-18 en las rocas aumentó hasta superar la proporción del isótopo-16, mucho más común. Los zircones también contienen suficiente uranio el cual puede ser fechado de una manera precisa midiendo el decaimiento del uranio-235, con una vida media de 4,500 millones de años. En 2001, dos grupos, uno dirigido por el Dr. Harrison y el otro por John W. Valle de la Universidad de Wisconsin, informó que los zircones australianos se formaron durante el período de Hadeico hace 4,400 millones de años y se unieron más adelante con las rocas más jóvenes, con una edad de 3,000 millones de años.
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Muchos geólogos, sin embargo, creen que la corteza era muy delgada o el interior muy caliente como para que se llevará a cabo un proceso tectónico. Por ejemplo, ni Venus ni Marte, muestra signos evidentes de fenómenos de tectónica de placas, pasado o presente, lo que sugiere que sólo en un rango limitado de temperatura planetaria tiene lugar el fenómeno tectónico. El asunto es que, si la tectónica de placas estuviera transformando la corteza terrestre durante el eón Hadeico, no solamente le empezaría a dar forma a la Tierra misma, sino también moldear al aire y por lo tanto al clima. La atmósfera del periodo Hadeico se había estimado anteriormente como muy densa y hecha básicamente de dióxido de carbono por lo cual atrapaba al calor del Sol en su interior (un efecto Invernadero) elevando la temperatura media de la superficie a 88ºC, cerca del punto de ebullición. Pero si los procesos de la tectónica de placas hubieran comenzado desde ese entonces, una gran parte del dióxido de carbono hubiera sido transformado en rocas carbonatadas a través de un proceso que se conoce como litificación, disminuyendo por tanto la temperatura en la superficie. El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero que contribuye a que actualmente la Tierra tenga una temperatura habitable, siempre y cuando se mantenga dentro de un rango determinado. Sin dióxido de carbono, la Tierra sería un bloque de hielo. Según estas hipótesis, en el periodo Hadeico tendríamos, por un lado, un proceso de tectónica de placas que contribuiría a la formación de una atmósfera estable con una temperatura, si bien más alta que la actual, no tanto como para hervir al agua y cambiar su fase. Por otro lado, tendríamos una fuente de energía continua (el Sol joven) que emitirá la suficiente radiación como para calentar la superficie de nuestro planeta sin dañarla. Más hipótesis y controversias Investigaciones han postulado que durante los 700 millones de años que duró el periodo Hadeico la Tierra fue golpeada por alrededor de 5 objetos, cuatro de estos, supuestamente más anchos que de 200 millas. Con ese tamaño, esas colisiones hubieran sido lo suficientemente violentas como para vaporizar a casi todos los océanos (en contraste: el objeto más reciente que golpeó a la Tierra era de casi 6 millas de ancho y contribuyó a la extinción de los dinosaurios). Pero simulaciones numéricas actuales predicen que los impactos del Bombardeo Intenso Tardío pudieron no ser tan letales como pensábamos. Según los resultados, a partir de distintos modelos numéricos, se puede concluir que aún rocas de 300 millas de ancho chocando con la Tierra no extinguirían a todo lo vivo; y si bolsas de protección se formaran, por ejemplo, en las profundidades de los océanos, entonces los organismos capaces de desarrollarse en condiciones de alta temperatura, (como los que viven actualmente en las fuentes hidrotermales), hubieran sobrevivido. Para responder a ciencia cierta si la vida existió durante el periodo Hadeico, se necesitaría encontrar carbón de aquellas épocas y analizarlo. A pesar de los 160,000 cristales de zircón analizados en esta investigación, no se ha encontrado ninguna pieza de carbón analizable. (Otro grupo de investigación reportó la presencia de pequeños diamantes -formados por carbón- en muestras de piedra de lugares cercanos, pero esto no ha sido confirmado). La búsqueda de cantidades de roca más grandes del periodo Hadeico continúa. En 2008, varios investigadores (5) informaron que una franja de lecho de roca en el norte de Quebec podría tener 4,280 millones años de edad, lo que proporciona una muestra de material sustancial para estudiar. La franja incluye estructuras intrigantes conocidas como formaciones de hierro bandeado, que se cree que sólo se producen con la ayuda de los organismos vivos. A pesar de esto, otros científicos han cuestionado la edad de las rocas, y sugieren que su edad puede ser realmente de 3,800 millones de años. Y así prosigue la búsqueda: derrumbando antiguas teorías, encontrando pruebas y comprobando nuevamente que no existe conocimiento completo. Del planeta Tierra, como hemos visto, aún nos falta mucho por conocer.
Eón hádico La formación de la Luna
Existen cinco teorías sobre la formación de la Luna, que son:
Hipótesis de fisión
La hipótesis de fisión supone que originariamente la Tierra y la Luna eran un sólo cuerpo y que parte de la masa fue expulsada, debido a la inestabilidad causada por la fuerte aceleración rotatoria que en aquel momento experimentaba nuestro planeta. La parte desprendida se «quedó» parte del movimiento angular del sistema inicial y, por tanto, siguió en rotación que, con el paso del tiempo, se sincronizó con su periodo de traslación.
Se cree que la zona que se desprendió corresponde al Océano Pacífico, que tiene unos 180 millones de kilómetros cuadrados y una profundidad media de 4.049 metros. Sin embargo, los detractores de esta hipótesis opinan que, para poder separarse una porción tan importante de nuestro planeta, éste debería haber rotado a una velocidad tal que diese una vuelta en tan sólo 3 horas. Parece imposible, porque con ella la Tierra no se hubiese formado al presentar un exceso de movimiento angular.
Eón hádico Hipótesis de captura
Una segunda hipótesis denominada ‘de captura’, supone que la Luna era un astro planetesimal independiente, formado en un momento distinto al nuestro y en un lugar alejado.
La Luna inicialmente tenía una órbita elíptica con un afelio (punto más alejado del Sol) situado a la distancia que le separa ahora del Sol, y con un perihelio (punto más cercano al Sol) cerca del planeta Mercurio. Esta órbita habría sido modificada por los efectos gravitacionales de los planetas gigantes, que alteraron todo el sistema planetario expulsando de sus órbitas a diversos cuerpos, entre ellos, nuestro satélite. La Luna viajó durante mucho tiempo por el espacio hasta aproximarse a la Tierra y fue capturado por la gravitación terrestre.
Sin embargo, es difícil explicar cómo sucedió la importante desaceleración de la Luna, necesaria para que ésta no escapara del campo gravitatorio terrestre.
Eón hádico Hipótesis de acreción binaria
La hipótesis de la acreción binaria supone la formación al mismo tiempo tanto de la Tierra como de la Luna, a partir del mismo material y en la misma zona del Sistema solar. A favor de esta teoría se encuentra la datación radioactiva de las rocas lunares traídas a nuestro planeta por las diversas misiones espaciales, las cuales fechan entre 4.500 y 4.600 millones de años la edad lunar, aproximadamente la edad de la Tierra.
Como inconveniente tenemos que, si los dos se crearon en el mismo lugar y con la misma materia: ¿cómo es posible que ambos posean una composición química y una densidad tan diferentes?. En la Luna abunda el titanio y los compuestos exóticos, elementos no tan abundantes en nuestro planeta al menos en la zona más superficial.
Eón hádico Hipótesis de impacto
La hipótesis del impacto parece la preferida en la actualidad. Supone que nuestro satélite se formó tras la colisión contra la Tierra de un cuerpo de aproximadamente un séptimo del tamaño de nuestro planeta. El impacto hizo que bloques gigantescos de materia saltaran al espacio para posteriormente y, mediante un proceso de acreción similar al que formó los planetas rocosos próximos al Sol, generar la Luna.
Lo más dudoso de esta teoría es que tendrían que haberse dado demasiadas coincidencias juntas. La probabilidad de impactar con un astro errante era muy alta al inicio del Sistema Solar. Más difícil es que la colisión no desintegrase totalmente el planeta y que los fragmentos fuesen lo suficientemente grandes como para poder generar un satélite.
La teoría del impacto ha sido reproducida con ayuda de ordenadores, simulando un choque con un objeto cuyo tamaño sería equivalente al de Marte, y que, con una velocidad inferior a los 50.000 km/h, posibilitaría la formación de un satélite.
Eón hádico Hipótesis de precipitación
Últimamente ha aparecido otra explicación a la que dan el nombre de ‘Hipótesis de precipitación’ según la cual, la energía liberada durante la formación de nuestro planeta calentó parte del material, formando una atmósfera caliente y densa, sobre todo compuesta por vapores de metal y óxidos. Estos se fueron extendiendo alrededor del planeta y, al enfriarse, precipitaron los granos de polvo que, una vez condensados, dieron origen al único satélite de la Tierra.
Eón hádico Formación de los océanos primitivos
La formación de las grandes masas continentales y oceánicas está relacionada con las placas que componen la corteza terrestre. Estas capas se presentan en estado sólido, líquido y gaseoso. La sólida está formada por las masas continentales y por las masas compactas que existen debajo de los océanos.
Los océanos ocupan más de dos tercios de la superficie total de la Tierra. Estas inmensas masas de agua se formaron hace millones de años, en el período de enfriamiento del planeta, cuando los volcanes entraron en erupción y dieron origen a la atmósfera a través de los gases que desprendían.
El vapor de agua volcánica se condensó, cayó en forma de lluvia y se depositó en grandes hondonadas de Tierra.
Eón hádico Formación de la litosfera
Formación de las primeras rocas
Según la hipótesis sobre el origen del Sistema Solar, la Tierra tuvo su origen hace aproximadamente 4.500-4.600 millones de años; no obstante, las rocas conocidas de mayor antigüedad por medio de la datación isotópica no superan los 3.900 millones de años. Existe, por tanto, un espacio de 700-800 millones de años sin registro alguno, cuya evolución ha sido objeto de grandes controversias.
El origen del núcleo, según el geofísico de la Universidad de París Claude J. Allègre, tuvo lugar probablemente hace 4.440-4.410 millones de años. El impacto de los planetesimales provocó la fusión del hierro terrestre y su descenso al interior para formar el protonúcleo. La Tierra semihundida y aún en crecimiento acumulaba nuevas partículas metálicas que se añadían al núcleo, por contraste de densidad con el manto; cuyos silicatos no superaron el 20% de fusión durante este proceso de acreción.
La mayoría de los autores descarta la existencia de un océano de magma superficial, como el que parece pudo haber en la Luna; sin embargo, sí que suponen un nivel profundo en estado fundido, precursor de la astenosfera actual. La litosfera provisional de naturaleza basáltica tuvo que ser intensamente bombardeada por asteroides al igual que el resto de las superficies planetarias en estos primeros estadios de la formación de los planetas. Las primeras rocas, probablemente de composición basáltica, debieron de situarse en equilibrio inestable sobre una capa fundida hasta constituir una corteza primigenia.
El progresivo enfriamiento y del planeta llegó a desarrollar un manto y una corteza primigenia de forma paralela a la diferenciación del núcleo. Los procesos de contraste de densidades y evolución magmática dieron como resultado la aparición de magmas, enriquecidos paulatinamente en ciertos elementos (sílice, aluminio, sodio, potasio, etc.), cuya cristalización originó las primeras rocas graníticas.
Los fragmentos estables de corteza terrestre debieron situarse en un principio sobre zonas convectivas ascendentes, donde la acumulación de rocas graníticas acrecionó una incipiente corteza terrestre. Los magmas graníticos contenían en su composición una serie de impurezas (elementos químicos en pequeñas concentraciones); de entre las cuales el circonio, dio origen al mineral circón. Mediante el estudio de los circones (minerales de gran resistencia frente a la erosión), se descubrió que podían permanecer estables durante miles de millones de años y servir como indicadores de la corteza más antigua del planeta, ya que podían encontrarse en depósitos sedimentarios tras haber completado varios ciclos de erosión-sedimentación.
La Tierra en estos primeros cientos de millones de años debió de ser un lugar demasiado caliente como para que las rocas se consolidarán de forma permanente
