Rotación de la Tierra, a partir de 22 imágenes fijas, obtenidas por la cámara de la Cámara de Imágenes Policromáticas de la Tierra (EPIC) de la NASA en la nave espacial Deep Space Climate Observatory (DSCOVR), el 17 de septiembre de 2015. Imagen vía NASA .
Es probable que los humanos hayan reflexionado sobre la edad de la Tierra desde que desarrollamos por primera vez el sentido del tiempo. La mejor investigación científica hasta la fecha sugiere que nuestro planeta se formó hace unos 4.540 millones de años. ¡Eso es 4.540.000.000 de años!
Los investigadores estudiaron las muestras de rocas más antiguas, no solo de la Tierra sino también de la Luna, así como los meteoritos formados en el sistema solar temprano. Todos esos datos, tomados en conjunto, es cómo determinaron la edad de la Tierra.
El rompecabezas de la edad de la Tierra
La tierra esconde bien su edad. Hoy en día, la mayor parte de la corteza es más joven que el planeta, habiendo sido modificada a lo largo de la historia de la Tierra, hasta cierto punto, por la tectónica de placas y la erosión.
En las zonas de subducción a lo largo de los márgenes continentales, la corteza oceánica se arrastra hacia el manto y se derrite. Mientras tanto, se forma una nueva corteza en las dorsales oceánicas y los puntos calientes . Las placas tectónicas se empujan unas contra otras, creando montañas.
Los arroyos y ríos llevan rocas erosionadas a las tierras bajas y al océano, depositando piedras, lodo y arena en el camino. Con el tiempo geológico, los sedimentos acumulados pueden comprimirse para formar rocas o arrastrarse hacia el manto para ser reciclados.
Observando las rocas lunares para determinar la edad de la Tierra
Puede ser imposible encontrar formaciones rocosas prístinas inalteradas, pero todavía se pueden encontrar rocas antiguas muy raras. Los cristales de circón de Jack Hills en Australia Occidental, con una edad de 4,404 mil millones de años, tienen actualmente el récord del mineral más antiguo de la Tierra.
En el río Acasta del noroeste de Canadá, algunas muestras de rocas tienen una antigüedad de 4,031 millones de años.
Este cristal de circón de la región de Jack Hills de Australia Occidental se cristalizó hace 4.400 millones de años. Imagen a través de John Valley / Universidad de Wisconsin-Madison .
Una roca lunar, traída por los astronautas del Apolo 14, tenía un fragmento de nuestro planeta incrustado en ella. Los científicos creen que el impacto de un asteroide o cometa arrojó violentamente trozos de la corteza terrestre al espacio, y al menos uno aterrizó en la Luna. Los estudios encontraron que el fragmento tiene unos 4 mil millones de años.
Se encontró un fragmento de roca de la Tierra en esta roca lunar apodada «Big Bertha», traída de regreso a la Tierra por el Apolo 14. Imagen vía NASA / Wikimedia Commons .
Dado que no es probable que las rocas terrestres antiguas sean restos de la corteza original de nuestro planeta, los científicos también necesitaban observar materiales antiguos en otras partes del sistema solar que no habían sufrido muchos cambios como las rocas de la Tierra.
La superficie de la luna, a pesar de un historial de actividad volcánica y bombardeos de meteoritos, tiene más posibilidades de preservar la corteza que data de su creación. Un estudio , publicado en 2019, de rocas traídas por las misiones Apolo, sugiere que la luna se formó hace unos 4,510 millones de años, unos 50 millones de años después de la formación del sistema solar (hace 4,560 millones de años).
Mirando meteoritos
Los científicos también observaron los restos del sistema solar temprano: meteoritos con inclusiones ricas en calcio y aluminio que se encontraban entre los primeros cuerpos sólidos en fusionarse cuando los planetas comenzaron a formarse alrededor del joven sol. Se han fechado en 4,567 mil millones de años.
Un trozo de un meteorito de condrita en el Museo Americano de Historia Natural, que muestra inclusiones ricas en calcio y aluminio, visibles como manchas blancas. Imagen a través de Dmadeo / Wikimedia Commons .
¿Cómo determinan los científicos la edad de una roca?
Los científicos envejecen las rocas utilizando una técnica llamada datación radiométrica . Algunos elementos de las rocas son radiactivos y los científicos utilizan esa propiedad como un reloj que determina su edad. En cantidades muy grandes, el 50% de los átomos radiactivos se desintegrarán de una forma a otra dentro de un cierto período de tiempo. Ese intervalo de tiempo se llama vida media .
Por ejemplo, el U-235 es un isótopo radiactivo del uranio. A través de una serie de pasos de descomposición, se descompone en una forma estable de plomo conocida como Pb-207. En la jerga química, el U-235 se denomina isótopo padre y el Pb-207 es el isótopo hijo.
Para datar la roca, los científicos miden las cantidades relativas de isótopos padre e hijo en su muestra. A partir de estudios anteriores, ya saben que la vida media del U-235, la cantidad de tiempo que tarda el 50% del U-235 en convertirse en Pb-207, es de 704 millones de años.
Por lo tanto, si la muestra de roca tiene 50% de U-235 y Pb-207, esa roca tiene 704 millones de años. Si la muestra tiene un 25% de U-235 y un 75% de Pb-207, la muestra tiene 1,408 millones de años.
Otro isótopo de uranio parental, el U-238, se desintegra en otro isótopo de plomo conocido como Pb-206, con una vida media de 4.470 millones de años. Los científicos utilizan ambos isótopos de uranio en sus análisis de una muestra porque los resultados se cotejan entre sí. Los análisis de las proporciones de U-235 a Pb-207 y U-238 a Pb-206 en una muestra producirán los mismos resultados para su edad.
Un mineral llamado circón a menudo contiene U-235 y U-238. Sin embargo, el plomo no se puede incorporar a la red cristalina. Por lo tanto, si se encuentra plomo en el circón, solo llegó allí porque se descompuso a partir de los isótopos de uranio. Esta propiedad del circón, similar a una prisión, lo convierte en un mineral ideal para usar en la datación de rocas.
Breve historia de la búsqueda de la edad de la Tierra
Llegar al punto de conocer la edad de la Tierra con una precisión tan asombrosa ha sido un largo viaje científico.
El físico William Thomson, también conocido como Lord Kelvin, concluyó, en 1862, que la Tierra tenía entre 20 y 400 millones de años, basándose en cálculos de cuánto tiempo tardó en enfriarse desde un estado fundido. Hubo mucha controversia a su alrededor, ya que los científicos también comenzaron a tomar en consideración la nueva ciencia de la evolución.
La historia de la datación radiométrica comenzó a principios del siglo XX cuando los científicos estaban aprendiendo más sobre la radiactividad. El físico Earnest Rutherford, con sus colegas, fue el primero en intentar realizar mediciones en una muestra de roca en 1904.
Descubrimientos adicionales sobre la radiactividad refinaron aún más los esfuerzos de medición. En 1921, Arthur Holmes demostró que la datación radiométrica era un método válido para el envejecimiento de las rocas y sugirió que la Tierra tenía unos pocos miles de millones de años. Desde la década de 1960, la datación radiométrica se ha convertido en la forma dominante de medir la edad de las rocas.
Una muestra de roca del río Acasta, cerca de Great Bear Lake, Territorios del Noroeste, Canadá, recolectada por Mike Beauregard en 2008, quien dice que data de 4.03 mil millones de años. Imagen a través de Mike Beauregard / Wikimedia Commons .
En pocas palabras: los científicos derivaron la edad de la Tierra, 4,540 millones de años, en gran parte al estudiar las rocas más antiguas de nuestro planeta y los meteoritos formados temprano en la historia del sistema solar. Las edades determinadas para rocas mediante datación radiométrica.
