La historia de la Tierra y fósiles

El tiempo geológico es el marco temporal en el que ocurren los procesos geológicos y biológicos de la Tierra. A diferencia del tiempo humano (días, años), el tiempo profundo se mide en millones de años (Ma).

Para organizar esta inmensidad, se utiliza una escala jerárquica:

• Eones: Las divisiones más grandes (Hádico, Arcaico, Proterozoico y Fanerozoico).
• Eras: Subdivisiones de los eones (ej. Paleozoico, Mesozoico).
• Periodos: Divisiones de las eras (ej. Jurásico, Cretácico).

La magnitud del tiempo profundo es fundamental para entender la evolución, ya que procesos muy lentos, como el movimiento de los continentes o la erosión de una montaña, solo son visibles a esta escala.

La datación relativa permite ordenar los eventos geológicos (¿qué ocurrió antes y qué después?) sin conocer la edad numérica exacta. Se basa en principios fundamentales:

1. Principio de superposición de estratos: En una serie de sedimentos no deformada, las capas más antiguas están en la base y las más modernas arriba.
2. Principio de corte y relleno (relaciones cruzadas): Si una falla o una intrusión magmática corta a otras rocas, la falla/intrusión es más joven que las rocas a las que afecta.
3. Correlación estratigráfica: Se utiliza para comparar rocas de diferentes lugares basándose en su contenido fósil o su composición.

Este método permite asignar una edad numérica concreta, generalmente mediante la radiocronología. Se basa en la desintegración de isótopos radiactivos inestables (padres) que se transforman en isótopos estables (hijos) a un ritmo constante.

El concepto clave es la vida media ($T_{1/2}$), que es el tiempo necesario para que la mitad de los núcleos de una muestra radiactiva se desintegren. La fórmula general para calcular la cantidad de núcleos restantes ($N$) es: $N(t) = N_0 \cdot e^{-\lambda t}$

• Carbono-14: Ideal para restos orgánicos recientes (hasta 50.000 años).
• Potasio-Argón: Utilizado para rocas volcánicas muy antiguas (millones de años).

Un fósil es cualquier resto de un organismo vivo o de su actividad que ha quedado preservado en las rocas sedimentarias. Existen varios tipos:

• Restos corporales: Huesos, dientes, conchas o troncos petrificados.
• Moldes y fundiciones: Cuando el organismo se disuelve pero deja su impronta en la roca.
• Icnofósiles: Huellas de pisadas, galerías, o incluso excrementos (coprolitos) que nos informan sobre el comportamiento del animal.

La fosilización es un evento excepcional; la mayoría de los organismos se descomponen sin dejar rastro. Para que ocurra, se necesitan condiciones específicas:

1. Enterramiento rápido: Evita la descomposición por oxígeno y la acción de carroñeros.
2. Presencia de partes duras: Es mucho más fácil que fosilice un esqueleto que un cuerpo blando como el de una medusa.
3. Sustitución mineral: Los componentes orgánicos son reemplazados por minerales (sílice, carbonato cálcico, pirita) en un proceso llamado permineralización.

No todos los fósiles tienen el mismo valor para la geología. Un fósil guía o característico es aquel que permite determinar la edad de una roca con gran precisión. Para ser útil, debe cumplir tres requisitos:

• Evolución rápida: Haber existido durante un periodo de tiempo corto.
• Gran dispersión geográfica: Encontrarse en muchas partes del mundo.
• Abundancia: Ser fácil de encontrar en el registro fósil.

Los ammonites son excelentes fósiles guía del Mesozoico, mientras que los trilobites lo son del Paleozoico.

Formulado por James Hutton y desarrollado por Charles Lyell, el actualismo sostiene que "el presente es la clave del pasado". Esto significa que los procesos geológicos que actúan hoy (erosión, sedimentación, vulcanismo) son los mismos que actuaron hace millones de años. Se opone al catastrofismo, que explicaba la geología terrestre solo mediante eventos súbitos y violentos.

Las rocas sedimentarias actúan como archivos climáticos. Al analizar las facies sedimentarias (conjunto de características de una roca), podemos deducir el ambiente antiguo:

• Presencia de sales (evaporitas) indica climas áridos y cálidos.
• Ripples (marcas de oleaje) indican zonas costeras de poca profundidad.
• Morrenas indican la presencia antigua de glaciares.

El registro rocoso no es continuo; a veces faltan "páginas" de la historia. Una discordancia representa un periodo de tiempo en el que no hubo sedimentación o en el que la erosión eliminó capas previas. Estas lagunas estratigráficas son fundamentales para entender los ciclos de levantamiento y erosión de la corteza.

Abarca desde la formación de la Tierra hasta hace unos 541 Ma (el 88% de la historia terrestre).

• Se formó la atmósfera primitiva (sin oxígeno) y los océanos.
• Apareció la vida: primero células procariotas y luego las cianobacterias, que mediante la fotosíntesis empezaron a liberar oxígeno.
• Al final del eón, aparecen los primeros organismos multicelulares (Fauna de Ediacara).

Comienza con la explosión cámbrica, una diversificación masiva de la vida.

• Aparecen los primeros animales con caparazón (trilobites).
• Las plantas y los animales (anfibios y luego reptiles) colonizan tierra firme.
• Termina con la extinción del Pérmico, la mayor catástrofe biológica de la historia, donde desaparecieron el 95% de las especies marinas.

Es la era de los reptiles y la ruptura de Pangea.

• Los dinosaurios dominan los ecosistemas terrestres.
• Aparecen las primeras aves y las plantas con flores (angiospermas).
• El clima era generalmente cálido y húmedo en todo el planeta.

Tras la extinción de los dinosaurios, los mamíferos y las aves se diversifican ocupando los nichos vacíos.

• Se produce la Orogenia Alpina, formando las grandes cordilleras actuales (Himalaya, Alpes, Pirineos).
• Aparecen los primeros homínidos y, finalmente, el Homo sapiens.

Las extinciones masivas son episodios en los que desaparece un porcentaje muy alto de la biodiversidad en un tiempo geológico corto. Las causas suelen ser combinadas:

• Cambio climático: Enfriamientos o calentamientos globales drásticos.
• Vulcanismo masivo: Emisión masiva de $CO_2$ y cenizas que alteran la atmósfera.
• Impacto de asteroides: Provocan nubes de polvo que bloquean la luz solar.

A lo largo del Fanerozoico han ocurrido cinco grandes extinciones. La más famosa es el límite K-Pg (Cretácico-Paleógeno), causada probablemente por el impacto de un asteroide en la península de Yucatán, que acabó con los dinosaurios no avianos. La extinción del Pérmico fue la más devastadora, marcando el fin de la era Paleozoica.

La faz de la Tierra cambia debido a la tectónica de placas, explicada por el Ciclo de Wilson. Este ciclo describe cómo los continentes se unen para formar supercontinentes (como Pangea) y luego se fragmentan. Estos movimientos alteran las corrientes oceánicas y el clima, forzando a la vida a adaptarse o desaparecer.