La forma de nacer y de morir marca cómo son corteza oceánica y continental

La corteza forma parte de la capa rígida exterior de la Tierra. Junto con una fracción del manto que también es rígida. Ambas forman la litosfera, una capa relativamente fría además de rígida. La corteza está hecha a base de materiales de baja densidad. Por eso está en la superficie del planeta, claro. Pero no de un único tipo de material, no. De dos tipos de materiales. Relacionados entre sí, pero distintos. Los primeros proceden del manto, que se han separado por procesos magmáticos en las dorsales, para formar la corteza oceánica. Los segundos son más ligeros aún. Nacidos de la corteza continental al separarse los más ligeros en ella de los más densos en ella. Cosa que ocurre en las zonas de subducción.

Y bueno, también hay materiales que representan que tienen características mezcladas de ambas cortezas. Materiales que representan la corteza de transición entre oceánica y continental. Son muy interesantes, pero de ellos mejor te hablo otro día.

La corteza oceánica es la más delgada de las dos (entre 3 y 15 km), además de la más densa. ¿Por qué? Porque se forma en las dorsales, pero no se acumula allí. El material que ha salido deja sitio a nuevo material que sale. Por tanto, nunca alcanza elevado grosor. De hecho, la mayor parte de las zonas gruesas se debe a acumulación de sedimentos que caen sobre ella. Ese origen tan sencillo (apertura de una dorsal y salida de magma), casi tan aburrido, hace que la estructura de la corteza continental sea más bien simple: una capa inferior de material plutónico (gabros), una capa de material volcánico (basaltos) y otra, variable en espesor, de muy gruesa (8 Km) a incluso ausente, de sedimentos. Todo muy clarito, como corresponde a un proceso tranquilo y constante.

Falta decir que la corteza oceánica se hunde en las zonas de subducción. Vuelve al manto del que nació. Pero, en su camino de vuelta, provoca el nacimiento de otra corteza: la continental.

La corteza continental se forma por magmatismo de subducción. Eso significa que al chocar dos placas, la más ligera queda por encima de la más densa. Y por el roce entre ambas, o al fundirse parte de la roca de la corteza que se hunde cuando entra en el manto más caliente, se producen magmas. Y de ellos llega al exterior el material más ligero. Por tanto, lo que hace la subducción es seleccionar el material menos denso de entre un material que ya era poco denso, de por sí, comparado con el manto del que procedía. La corteza continental, en consecuencia, está hecha del material más ligero de entre un material ya ligero. Es una selección de la corteza oceánica.

Hemos visto cómo nace. Pero, ¿cómo muere la corteza continental? Al ser tan ligera, la corteza continental no subduce, no se hunde en el manto. Sí puede erosionarse y los sedimentos pueden volver a entrar en el manto al depositarse sobre la corteza oceánica. Pero subducir, hundirse, no subduce, no se hunde. Por tanto, se acumula, y se acumula, y se acumula. La corteza continental tiene, por ligera, una vida más larga que la oceánica. Hay zonas de ellas que llegan a los 4.300 millones de años. No muchas, es cierto. Pero las hay. La corteza oceánica más vieja ronda los 200 millones de años. Un 5% de la edad de la continental más vieja. Lo que para una es toda una vida, para otra es un suspiro.

Esa acumulación, y acumulación, y acumulación, unida a ese choque, hace que la corteza continental, más ligera, más vieja, más gruesa (entre 30 y 70 km), tenga una estructura compleja. En la que no hay capas tan claras como en la oceánica. Lógico, después de tanto choque y añadido de magma, y vuelta a chocar y a añadir magma. Y a erosionar y perder parte de lo añadido. Y la cosa se complica porque la corteza continental puede chocar con la continental. En un proceso llamado obducción, en el que ninguna de las dos se hunden, sino que se empujan. Levantando grandes orógeno, levantando grandes cordilleras.

Bajo ambas cortezas, la continental y la oceánica, separándolas del manto, hay una discontinuidad sísmica muy clara: la de Mohorovicic.

Cómo conseguir que la geología sea fiable

La Geología, como ciencia, tiene un problema. Su método. Y es que hay partes en esa ciencia cuyas preguntas sí que pueden responderse con la metodología habitual de cualquier ciencia: observación, experimentación, modelización y simulación. Peeeero…

Pero en Geología las incertidumbres son muy grandes. Y los resultados tienen que acomodarse a esas incertidumbres y contener un amplio margen de error.

¿Por qué en geología existe tanta incertidumbre? Porque es muy complicado observar y experimentar. Y sin buenas observaciones y experimentos, es complicado alimentar modelos y simulaciones con datos de calidad para que rindan resultados con garantía.

En Geología solo se puede observar extensa y directamente lo que haya en la superficie. Esto es lo que se llama un método directo. Observas realmente lo que hay, experimentas con ello. Pero solo tenemos acceso real a la superficie. Tú pensarás ¿Y no podemos excavar? Y sí, sí podemos. Podemos sondear lo que haya cerca de la superficie. Pero… ¡Pero no podemos llenar de agujeros todo el planeta! ¿Entonces? ¿Qué hacemos? Es verdad que los sondeos son un método directo porque realmente tomas datos de lo que existe. Pero con ellos solo podemos saber realmente lo que había en ese agujero. Para otros lugares tenemos que extrapolar. Es decir, tenemos que intentar suponer lo que allí hay a partir de diversos datos de diversos sondeos. Es verdad que se puede comprobar si el método va bien. Porque se puede intentar predecir qué nos vamos encontrar y luego excavar. Y así comprobar que vamos bien o tenemos que corregir algo. Pero, en último término, siempre tenemos que extrapolar, que suponer. Y eso conlleva incertidumbre.

Y con el resto de la Tierra, ni te cuento. Son regiones en las que no hemos estado y no es previsible que podamos ir. Será muy complicado obtener datos de allí. ¿Entonces? Usamos métodos indirectos. En vez de medir lo que no podemos, medimos lo que sí podemos o sea más fácil. Y buscamos a ver si hay una relación entre lo uno (lo que no puedo) y lo otro (lo que sí). Si encuentro una asociacion, entonces basta con fijarse en una cosa para calcular la otra. Es lo que se llama un método indirecto. Esto también implica grandes incertidumbres. Porque puede que la asociación no sea correcta.

Te pongo un ejemplo. Yo miro los meteoritos y, como el planeta se formó a base de la unión de muchos de ellos, supongo que si averiguo su composición química, averiguo la del planeta. ¿Correcto? No. Porque queda la incertidumbre de si los meteoritos que hay hoy representan bien a los meteoritos que hubo cuando nació nuestro planeta. Es posible que alguno de los tipos de entonces ya no exista hoy al haberlo engullido la Tierra en su crecimiento.

O sea… ¿Que no hay manera de despejar las incertidumbres? Sí, sí la hay.

Puedo estudiar algo con varios métodos e ir reduciendo los resultados posibles hasta quedarme solo con los más probables. Te lo explico gráficamente.

Correlación 1 Correlación 2
Tomado de Perl/Bioinfo Modificado de Perl/Bioinfo

Como ves en el gráfico de la izquierda, con un método de investigación, el que sea, hay una cantidad de resultados posibles muy grandes. Todos los que están dentro de la zona verde. Aunque los más probables son todos los que están dentro de la línea negra. Demasiado poco concreto parece el método… Pero si aplicamos un segundo método y obtenemos unos segundos resultados, como muestra el gráfico de la derecha, aunque también haya incertidumbre, solo la región de intersección es válida para los dos. Por tanto, hemos reducido la gama de lo que puede ser a un valor más concreto. Y si aplicáramos un tercer método, aún habría más posibilidad de afinar.

Aunque la Geología es una ciencia de incertidumbres, también cuenta con maneras de evitarlas. Y lo que cuenta es muy, muy fiable. Aunque seguro que el planeta tiene reservadas sorpresas para nosotros todavía.

Densidad no es sólo masa y volumen, también es temperatura

La densidad, ya te lo contaba en “Volumen, masa, densidad… ¡y mucho trabajo!“, algo que depende de dos factores: masa y volumen. O sea, de lo gordos que sean los átomos y de cuántos haya, por un lado, y de lo juntitos que están por otro. Densidad = Masa / Volumen dice la fórmula…

También allí te decía una característica de la densidad: que permite diferenciar una sustancia pura de otra. Porque cada sustancia pura tiene su propia densidad. El oro tiene la suya y ninguna otra tiene la misma que la del oro. Parecida sí, pero la misma no. Y eso sirve para distinguir el oro del resto de las materias.

Otra cosa que te contaba es que un trocito pequeño tenía la misma densidad que un pedazo enorme. ¡Lógico! Un trocito pequeño tiene menos masa, pero también menos volumen. Es lo que en matemáticas se llaman fracciones equivalentes.

Pero…

Pero lo que no te decía allí es que la densidad depende de un tercer factor. De la temperatura.

Es verdad que un trozo de oro tiene siempre la misma densidad que cualquier otro trozo de oro. Sin duda. Te lo dije y es cierto. Pero sólo si los dos están a la misma temperatura. Y es que si una sustancia se calienta, sus átomos (o sus moléculas) vibran más. Y si vibran más, si se mueven más, ocupan más espacio. Si aumenta la temperatura son los mismos átomos en más volumen. Como el volumen es un número que está dividiendo, al hacerse más grande la densidad se hace más pequeña (eso son matemáticas sencillitas, ¿eh?).

Volcán
Fuente: Rincón del Vago

O sea. Que el oro caliente tiene menos densidad que el oro frío.

¿Tiene eso importancia? Creo que sí, mucha. P.ej., para explicar un volcán. Y es que si la roca del interior de la Tierra se calienta, su densidad disminuye (lógico, ya te decía; tiene los mismos átomos repartidos en mucho más espacio). Y si su densidad disminuye, tiende a flotar sobre el resto de la roca, más fría, más densa. ¿Que no puede salir? Pues acumula calor, y calor, y calor, hasta que rompe la roca fría, densa, y escapa violentamente.

¿Que eso no te parece suficientemente importante? Pues a ver esto. Como hay regiones del manto terrestre que están más calientes que otras, tienden a flotar, a subir. Cuando están arriba se enfrían y entonces vuelven a bajar. Porque se hacen más densas. Abajo se vuelven a calentar y otra vez suben. Arriban sueltan calor y otra vez bajan. Y ese es el motor que agita las placas tectónicas de un lado a otro, haciéndolas chocar o separarse. Lo cual, por cierto, levanta montañas o abre océanos.

Mmmm… Sí, sí, creo que la influencia de la temperatura en la densidad tiene que ver con nuestra vida. Mucho.

Bueno… éste ha sido un post con un pelín de matemáticas. Fracciones equivalentes por un lado. Y qué le ocurre a una fracción cuando el denominador se hace más grande. ¿Te ha sido difícil? Espero que no… Con ese pelín de matemáticas puedes comprender mucho del relieve terrestre.

Búhos escuchando, terremotos y GSN

Desacople temporal de sonido en lechuzas
Fuente: Gary Ritchison

El cerebro de un búho es capaz de realizar una serie de complejos y rapidísimos cálculos que, partiendo del sonido emitido por un ratón, determinar su posición sin ayuda de la vista. Lo hace procesando las diferencias entre las señales sonoras que le llegan a un oído y a otro. Especialmente cuál llego antes y cual llegó después. También calcula, gracias a las variaciones de intensidad, si el ratón se está alejando, acercando o quieto. Y, balanceando la cabeza, cambia de ángulo varias ocasiones para verificar que ha interpretado bien la señal recibida.

¿Te extraña? Tú también eres capaz de hacerlo. Para comprobarlos sólo tienes que girar la cabeza mientras escuchas algo. Notarás que sabes de dónde viene. Tu cerebro hace lo mismo que el del búho. Pruébalo si no lo crees. ¡Hombre! El suyo es mejor, lo logra con precisión milimétrica (le va la comida en ello).

Y la sismología es aún mejor.

Las ondas sísmicas se comportan como el sonido, sólo que usan la piedra, y no el aire, para viajar. Hacen vibrar todo el planeta igual que el ratón royendo un fruto seco hace vibrar todo el aire. Y, por supuesto, se puede medir qué camino siguieron  las ondas símicas hasta llegar al sismógrafo de una estación de observación. Y a qué velocidad. Y con más o menos intensidad, en función de la distancia al seísmo. Igual que un ratón lejano se oye menos.

Sismograma
Fuente: Patricio Barros

En realidad, no a una estación, sino a muchas de ellas. Existe una red distribuida por todo el planeta, llamada GSN.

Y gracias a las diferencias de velocidad que se detectan entre sus llegadas a una o a otra estación, podemos saber cómo es el interior terrestre, qué materiales tiene y a qué profundidades.

Bueno, en realidad no es así. En realidad lo que podemos saber es cómo no es. Qué materiales son incompatibles con esas velocidades. Y descartando unos, y descartando otros, nos podemos ir haciendo un panorama del interior de la Tierra. Para lo que se necesita no un terremoto, sino muchos de ellos.

El interior de la Tierra es un lugar en el que no hemos estado. Y probablemente nunca iremos. Pero mezclando muchas informaciones de muchas fuentes (datos sísmicos principalmente, pero también de temperatura, magnetismo, densidad, flujo de calor, estudio de meteoritos, características orbitales y planetarias, rocas procedentes del interior, gases emitidos por volcanes…), juntando todo eso, te decía, vamos averiguando cada día más de cómo no es la Tierra.

Lo cual nos aproxima mucho más a cómo sí podría ser.