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    Oh, Tierra, ¡qué vieja eres! 4.560 y pico millones de años

    A lo largo de la historia muchas personas han intentado averiguar, por multitud de formas, la edad de la Tierra.

    TUBO DE ENSAYO AUTOR Daniel Moreno 16 DE JULIO DE 2017 12:00 h

    Si tuviésemos que comprar velas para el cumpleaños de la Tierra necesitaríamos miles de millones.



     



    Dataciones en la historia: ¿Quién da más?



    A lo largo de la historia muchas personas han intentado averiguar, por multitud de formas, la edad de la Tierra.



    En el siglo XVII algunos como el arzobispo James Ussher y el eclesiástico John Lightfoot intentaron datar la Creación usando el Antiguo Testamento. Ussher llegó a la conclusión de que fue el 22 de octubre, un sábado a media noche del 4004 a.C. Y Lightfoot llegó a algo parecido, el 23 de septiembre a las 9 a.m. del 3928 a.C. (1). Aunque pretendieron ser observaciones muy precisas a partir de los datos bíblicos, en realidad sus conclusiones son tremendamente inexactas.



    James Hutton, uno de los padres de la geología, en el siglo XVIII, reconoce el ritmo gradual de los procesos geológicos, y su carácter cíclico, dando a entender que la historia, a partir de datos y observaciones medibles, no es tan simple como entendían muchos a partir de la narración bíblica (2).



    A finales del siglo XIX, Lord Kelvin propuso un modelo térmico (3) para calcular la edad de la Tierra a partir de su enfriamiento desde el momento de su formación, resultando una edad comprendida entre 20 y 400 Ma (millones de años). Lo que aún no sabía Kelvin es que los elementos radiactivos producen calor al desintegrarse, hecho que uno de sus detractores, T.C. Chamberlin, señaló, destacando así la importancia de los átomos y el desconocimiento que había de su estructura y de los procesos subatómicos, para el caso de la geocronología (4).



     



    Portada del libro de A. Holmes de 1913.

    Arthur Holmes al aplicar la radioactividad a la cuantificación del tiempo geológico, y Frederick Soddy, con sus investigaciones sobre los fundamentos de la radioactividad y el descubrimiento de los isótopos (5), establecieron los principios de la geocronología isotópica en el año 1913 (véase la figura). Más tarde, en 1927, Holmes propuso una edad de 1.600 a 3.000 Ma para la Tierra (6).



    Tuvimos que esperar hasta la década de 1950 para tener una mejor datación gracias, sobre todo, a las mejoras en los instrumentos de medición, en especial, los espectrómetros de masas, mucho más exactos. En 1953, el geoquímico Clair Patterson dató la edad del planeta que habitamos en 4.550 Ma, midiendo la cantidad de isótopos de plomo presentes en distintas muestras de rocas terrestres y meteoritos (7). Estos datos se ajustan bastante bien a las estimaciones hechas en los últimos años (8).



     



    ¿Y cómo funcionan estos “relojes”?



    Las rocas están formadas por cristales (minerales), que a su vez están constituidos por átomos de diferentes elementos (por ejemplo, silicio, carbono, potasio, oxígeno, hierro, etc.). Algunos elementos inestables pueden quedar atrapados en los cristales, como el uranio (U), el torio (Th), el argón (Ar) o el carbono (C). La inestabilidad de sus núcleos les hace radiar distintas partículas, un proceso que conocemos como radiactividad o decaimiento radiactivo, que es el proceso por el cual un núcleo inestable (padre) se transforma en uno más estable (hijo) de forma espontánea, emitiendo partículas. Algunos de estos elementos presentan varios isótopos, esto es, átomos con igual número de protones, pero distinto número de neutrones en su núcleo (1). Por ejemplo, el hidrógeno (H) tiene tres isótopos, el hidrógeno (un protón), el deuterio (un protón y un neutrón) y el tritio (un protón y dos neutrones).



    Es imposible predecir cuándo un átomo va a decaer, pues es un proceso estocástico. Sin embargo, la probabilidad de que un átomo se desintegre es constante en el tiempo. Llamamos constante de desintegración a dicha probabilidad, que es específica de cada isótopo radiactivo. Otra forma de verlo es con el periodo de semidesintegración o semivida, que es el tiempo necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos de una muestra de isótopo radiactivo (1). Cada isótopo radiactivo tiene su propia semivida, que va desde fracciones de segundo a miles de millones de años.



    Por lo tanto, si medimos la proporción entre el isótopo hijo y el isótopo padre (D/P), y conocemos la constante de desintegración del isótopo padre, podremos datar nuestra roca (9).



    ¿Y esto cómo ocurre? Cuando transcurre un periodo de semidesintegración desde el momento en el que se forma la muestra, que es un tiempo determinado y conocido para cada isótopo, la mitad, 1/2, de los núcleos radiactivos iniciales (padres) de una sustancia se desintegran en otros (hijos). Cuando vuelve a pasar ese mismo tiempo, la mitad de los padres que quedan se desintegran, o sea, 1/4 de los originales. Durante el siguiente periodo de semidesintegración decaerán la mitad de los núcleos originales que restan, es decir 1/8 de los originales, y así sucesivamente. Cuando hayan transcurrido 10 intervalos (semividas), quedará menos de la milésima parte de los átomos radiactivos originales. Estamos ante una ecuación de tipo exponencial, que describe el fraccionamiento de los átomos padres en un sistema (10).



     



    ¿Cuántos años me echas?



    Ahora necesitamos un planeta, la Tierra nos vale, y buscar una roca que sea antigua. Es importante esto, ya que para poder dar una interpretación más exacta de una datación, una edad, es importante entender el contexto geológico y cómo han evolucionado esos sistemas. Cada isótopo nos puede dar información sobre procesos muy variados, y existen varias docenas de métodos radiométricos (10). En este caso, usaremos el uranio/plomo (U/Pb), ya que su periodo de semidesintegración cubre el intervalo de tiempo que necesitamos: de 100 Ma a 100 Ga, con una precisión de decenas de miles de años (1).



    Si medimos la relación entre la cantidad de U y de Pb de una roca terrestre obtendremos la datación del momento en que ese elemento se separó del manto terrestre y quedó atrapado en el mineral. Los datos proporcionan una edad de 4.350 Ma (11). 



    ¿Dónde encontramos las rocas más antiguas? En el espacio. Los meteoritos (o meteoroides) han permanecido aislados, y mantienen sus proporciones isotópicas originales desde la formación del Sistema Solar. Por lo que, midiendo la proporción U/Pb en meteoritos caídos en la Tierra podremos saber cuándo comenzó a formarse ésta. Y todas las medidas actuales apuntan a una edad de aproximadamente 4.567 Ma para los objetos más antiguos del Sistema Solar (8).



     



    El problema de ser preciso



    En los procesos que medimos y observamos hay ciertas incertidumbres que nos impiden ser exactos. Aun así, podemos ser bastante precisos.



    No siempre el mineral queda aislado y puede variar su proporción isotópica D/P, dando dataciones imprecisas (9). Puede sufrir procesos en los que pierda isótopos hijo, o contenerlos previamente. En ambos casos esa muestra de mineral no serviría para datar. Sin embargo, hay un modo de asegurarse de que no pasa esto, y es estudiar la misma muestra de mineral con otros métodos de datación y comparar los resultados. Esto nos dará una idea de la precisión y certidumbre de la datación (10).



    Para la extinción del Pérmico-Triásico hubo problemas a la hora de correlacionar edades obtenidas por dos métodos distintos, U/Pb dio 251 Ma y argón 40/ argón 39 (40Ar/39Ar) dio 249, para un mismo evento (12). Esto resultó en la búsqueda de un ajuste de los métodos utilizados, y a la consecuente mejora en la precisión de los resultados obtenidos, incluyendo incertidumbres que antes no se tuvieron en cuenta. Actualmente, es muy común el uso de varios métodos geocronológicos para las dataciones (siempre que se puede).



     



    Hay otros “relojes” del pasado



    Muchos de los procesos naturales son cíclicos, como las variaciones de la órbita terrestre, los llamados ciclos de Milankovitch, debidos a cambios en la excentricidad de la órbita terrestre (cada 100.000 y 413.000 años), cambios de la inclinación del eje de la Tierra (40.000 años) y en la precesión del eje de rotación (19.000 y 23.000 años), que dan lugar a ciclos climáticos, que quedan registrados en los sedimentos y nos permiten hacer dataciones de hasta 30 Ma en el pasado (13).



    Con los anillos de los árboles, que varían según los cambios climáticos locales, se pueden observar patrones con los que se pueden medir cronologías hasta 8400 a.C. (13).



    En los casquetes polares se puede medir el tiempo a partir de las capas de hielo superpuestas año tras año, llegando a edades de 200.000 años en Groenlandia y 740.000 años en la Antártida (13).



    La polaridad magnética también da una idea del registro de cambios cíclicos terrestres, ya que el campo magnético de la Tierra invierte su polaridad de 2 a 3 veces cada millón de años. Esto puede ayudar a datar sucesos de hasta 170 Ma (13).



    La combinación de todos estos métodos, la geocronología isotópica, los astronómicos, paleontológicos, estratigráficos y biológicos, entre otros, nos dan una idea de la edad, los procesos, la evolución biológica y la historia del planeta en el que nacimos.



     



    Cerrando



    Como dice John Valley acerca de la edad de la Tierra: “las implicaciones científicas y filosóficas son inmensas” (2).



    Que la Tierra tenga casi 4.600 millones de años no genera controversia entre los científicos, al igual que pasa con la evolución biológica.



    La geocronología está basada en datos observables, y sus hipótesis son comprobables. Y es aceptada por científicos de todas las culturas y religiones.



    Pero si estamos de acuerdo en esto, ¿por qué sigue habiendo el murmullo de los que defienden la pseudociencia sin evidencia científica?



    Como dijo Galileo (14):



     “La intención del Espíritu Santo era enseñarnos cómo se va al cielo, y no cómo va el cielo”.



     



    Bibliografía



    1. Ellam, Rob (2016). Isotopes: a very short introduction. Oxford University Press.



    2. Valley, John (2013). The age of the earth (editorial). Elements 9: 3-4.



    3. Kelvin, W.T. (1895). On the age of the earth. Nature 51: 438-440.



    4. Chamberlin, T.C. (1899) Lord Kelkin’s address on the age of the earth as an abode fitted for life. Science 9: 889-901; 10: 11-18.



    5. Condon, D. J. (2013). One hundred years of isotope geochronology, and counting. Elements 9: 15-17.



    6. Holmes, A. (1927). The Age of the Earth. Ernest Benn Ltd., London.



    7. Patterson, C. (1956). Age of meteorites and the earth. Geochimica et Cosmochimica. Acta 10: 230-237.



    8. Amelin, Y., Ireland, T.R. (2013). Dating the oldest rocks and minerals in the solar system. Elements 9: 39-44.



    9. Schoene, B., Condon, D.J. (2013). Precision and accuracy in geochronology. Elements 9: 19-24.



    10. Wiens, R.C. (2002) Radiometric Dating: A Christian Perspective. American Affiliation.



    11. Holden P, et al. (2009). Mass-spectrometric mining of Hadean zircons by automated SHRIMP multi-collector and single-collector U/Pb zircon age dating: The first 10,000 grains. Int. J. Mass Spectrom. 286(2):53–63.



    12. Renne P.R., Karner D.B., Ludwig K.R. (1998) Absolute ages aren’t exactly. Science 282:1840-1841.



    13. White, R.S. (2007). La edad de la Tierra. Documentos Faraday nº 8. Traducción de 2012.



    14. Galilei, Galileo. Carta a Cristina de Lorena (1615). Citado en Galileo Galilei. Carta a Cristina de Lorena y otros textos sobre ciencia y religión, traducido por Moisés González, Alianza Ed., Madrid, 1987, p. 73.


     

     


    16
    COMENTARIOS

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    flash
    21/07/2017
    01:18 h
    12
     
    Mi opinión personal, es que NUNCA lo sabremos.
     

    JRRiudoms
    20/07/2017
    20:01 h
    9
     
    Algunos piensan que la Palabra de Dios solamente eran alegorías para ignorantes, y que parar ello (para ser entendido por los discapacitados humanos) era necesario crear un fantasioso relato (el Génesis), donde la fábula y la mentira hiciesen acto de existencia. Ejemplos de ello sería la Creación en 6 días literales de 24 horas, Adán y Eva, el diluvio, la edad [joven] de la Tierra, etc., etc. Lo que no saben es que Dios no miente, y que algunos se creen más elevados q
     

    Pfeifferpol
    19/07/2017
    09:05 h
    6
     
    Sigo sin entender ¿cómo gente con estudios universitarios, con un iPhone en la mano y con acceso a la penicilina, puede querer vivir de espaldas a la ciencia? La Geología no atenta contra la fe, sólo nos explica el mundo que Dios creó (no en 6 días de 24h), sino a través de los procesos naturales que él mismo dirige. ¿Cuál es entonces el problema? ¡No lo entiendo! ¡Buen Artículo Daniel!
     
    Respondiendo a Pfeifferpol

    Alfonso Chíncaro (Perú)
    20/07/2017
    22:40 h
    11
     
    Concuerdo, Pfeifferpol (6). Solo pongo atención en un pequeño detalle que ignora los límites de la ciencia: La ciencia no "explica el mundo", más bien analiza lo que encuentra en él y lo interpreta. Pienso que lo hacen seriamente la casi totalidad de científicos, así que no me sorprende que lo hagan bien la mayoría de veces. En cuanto a que lo hagan mal, no creo que se deba a una intención de mentir, todos cometemos errores. Y hablo de errores en general, no me refiero a discrepar con la biblia.
     
    Respondiendo a Alfonso Chíncaro (Perú)

    Pfeifferpol
    22/07/2017
    15:21 h
    14
     
    Estoy de acuerdo Alfonso. De hecho, creo que Dani no está hablando de cosas absolutas, sino de un método de datación científico, basado en una rama de la ciencia (La que estudia las rocas). Los científicos pueden equivocarse (ya lo hicieron en el pasado y seguro lo harán en el futuro). Pero lo que no me parece adecuado es "negarlo todo" sólo porque "parece" contradecir a la Biblia. Esto NO CONTRADICE a la Biblia, sino a una interpretación errónea y literalistas de la misma. Saludos.
     

    norber
    18/07/2017
    01:21 h
    4
     
    Interesante exposición muy clasificadora. Desde luego a mi no me supone ningún quebranto de mi fe. Más bien todo lo contrario. Gracias por el artículo. Y no puedo dejar pasar el comentario de Ramón y su razonamiento de que las rocas no pueden indicarnos su edad, es que cuanto más lo leo me quedo más impresionado.
     

    Ramón
    17/07/2017
    10:57 h
    3
     
    Una roca no puede indicarnos su edad, únicamente su masa y su composición atómica. Masa y tiempo son dos magnitudes distintas. Para obtener tiempo a partir de masas el autor da por sentado (sin haberlo observado) que la descoposición ha tenido lugar durante miles de millones de años, es decir da por sentado lo mismo que intenta probar.
     
    Respondiendo a Ramón

    Dani Moreno
    22/07/2017
    02:11 h
    13
     
    En respuesta al #10: 1) La proporción inicial no es desconocida, el radioisótopo padre quedaría en la estructura cristalina del mineral por afinidad, quedando cerrado el sistema. 2) puede haber contaminación, aunque eso es detectable utilizando varios métodos isotópicos o geocronológicos, y si fuese así esas muestras no se usan para datar. 3) a no ser que el universo haya colapsado por variaciones en sus leyes, no, las semividas son constantes. Un saludo Ramón.
     
    Respondiendo a Dani Moreno

    Dani Moreno
    19/07/2017
    11:47 h
    8
     
    Hola Ramón. En realidad, de una roca podemos saber muchas cosas, su edad relativa respecto a otras rocas, en qué condiciones se formaron (el clima en ese momento, o a cuántos miles de km bajo tierra, por ejemplo), su fauna y flora si tiene fósiles, qué movimientos y deformaciones han sufrido, su edad absoluta (leer artículo), etc. Y es observable, reconstruyendo la historia geológica ves que lo que datamos con miles de millones de años está, normalmente, donde se esperaba. Un saludo
     
    Respondiendo a Dani Moreno

    Ramón
    20/07/2017
    21:31 h
    10
     
    Existen tres problemas científicos en este artículo (1) Se desconoce la proporción inicial de los elementos (2) Se desconoce la contaminación (3) Se desconoce el ratio de descomposición en el pasado. Sin estos tres parámetros es imposible datar cientíicamente una roca. Quienes desean que la Tierra sea vieja dan valores inventados a (1)(2)(3) y de esta forma pueden obtener todos los millones de años que desean.
     
    Respondiendo a Ramón

    bnsalvador
    19/07/2017
    11:45 h
    7
     
    ¿Leíste: "Hay otros “relojes” del pasado" antes de responder así?
     
    Respondiendo a bnsalvador

    Ramón
    23/07/2017
    18:38 h
    15
     
    Las objeciones que yo he planteado son estrictamente científicas. Al leer los comentarios en contra de mis planteamientos científicos se observa que ningún proponente de la Tierra Antigua responde con argumentos científicos. ¿Por qué? Porque en realidad la ciencia no muestra una Tierra antigua son ustedes los que desean que la Tierra sea antigua por temor a ser tildados de ignorantes.
     
    Respondiendo a Ramón

    TeoGraduado
    19/07/2017
    08:58 h
    5
     
    Ramón eso es como decir que el ser humano no tiene ADN
     
    Respondiendo a TeoGraduado

    Ramón
    23/07/2017
    18:44 h
    16
     
    Un ciclista circula a una velocidad de 40 kms/hora. Un científico calcula que a esa velocidad el ciclista ha tardado 1.000 horas (42 días) en dar la vuelta a la Tierra. ¿Es este cálculo correcto? SI ¿Demuestra el cálculo que este ciclista efectivamente ha dado la vuelta a la Tierra en 42 días? NO ¿Por qué? Porque el científico ha partido de suposiciones no observadas científicamente. Lo mismo sucede en este artículo.
     

    calvin
    16/07/2017
    16:55 h
    2
     
    Muy interesante artículo. Quizá no acalle el murmullo de la pseudociencia, pero considero que sí aviva el aliento del Espíritu que nos guía hacia la verdad.
     

    Manuel5
    16/07/2017
    11:24 h
    1
     
    Sin embargo aún existen creyentes que le calculan una antigüedad de poco más de 6.000 años y a los que otra cifra les puede suponer un quebranto a su fe...!
     



     
     
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