Planetología

Las esferas terrestres.
Un modelo de planeta que debe ser revisado.

Magda Lopez Such
biocenosis@terra.es

El modelo estructural de la Tierra, empleado habitualmente como ejemplo para otros planetas, utiliza unas divisiones en capas muy diversas y a veces confusas, en este artículo revisaremos los conceptos utilizados y comentaremos un nuevo modelo más sencillo basado en el uso de sistemas jerarquizados y más fácil de aplicar en estudios de planetología comparada.

1- INTRODUCCIÓN.

El uso de un modelo estructural y funcional para la tierra, basado en una secuencia de múltiples esferas más o menos concéntricas, es muy conocido. Ya en 1875 Eduard Suess (figura 1),

Figura 1.- Eduard Suess.- (Londres 1831 - viena, 1914) Geólogo austrçía-co, profesor de Paleontología y Geologia en la Universidad de Viena. Origen: www.wien.gv.at/ ma53/rkfoto/200310.htm

 

propuso diferentes partes de la esfera terrestre como atmósfera o esfera del aire, hidrosfera o esfera del agua, biosfera o esfera de la vida y litosfera o esfera de piedra. A partir de este sencillo modelo los avances en el conocimiento del planeta han ido proponiendo hasta 16 esferas, pero la terminología empleada es en ocasiones incorrecta e incluso confusa (figura 2). Por eso en este artículo vamos a ir revisando estos conceptos y divulgar un modelo más sencillo, aplicable probablemente a los planetas terrestres.

Figura 2.- Representación esquemática de un corte de la tierra, con algunas de las “capas” en que se divide el interior terresrre.

 

2- LA TIERRA COMO UN CONJUNTO DE ENVOLTURAS.

Si consideramos que nuestro planeta esta formado por una sucesión de capas, como si fuera una cebolla, se producen con facilidad algunos errores:
o Las capas se identifican con esferas, este término es demasiado rígido y estático y por tanto inadecuado para los planetas, que son sistemas en continuo cambio y evolución.
o El prefijo de cada capa debe estar asociado a una característica o propiedad de la misma, pero no siempre es acertado.
o La individualidad de cada capa es muy discutible debido a las múltiples relaciones que se producen entre ellas.

3- LA ETIMOLOGÍA DE LOS DIFERENTES TÉRMINOS.

Magnetosfera: del griego "magnes" que significa imán. Se refiere a la capa magnética terrestre originada en el núcleo por un efecto dinamo, al girar la gran masa metálica central produce un campo magnético cuyas líneas alcanzan los 1000 Km. desde la superficie del planeta. Esta envuelta esta muy deformada debido al viento solar, con una zona comprimida frente al sol y cola alargada en dirección opuesta. Su dinámica produce fenómenos como las auroras polares y los cinturones de Van Hallen y posibilita la formación de moléculas gaseosas en la atmósfera. La posición de los polos magnéticos es variable y no coincide con los polos geográficos, actualmente están desviados unos 11º (figura 3).

Atmósfera: del griego "atmos" que significa vapor y aire. Se refiere a la capa terrestre formada por sustancias gaseosas, es muy heterogénea y caótica debido a importantes cambios verticales y horizontales existentes en sus parámetros físicos y químicos. Sus límites se extienden desde la superficie terrestre hasta unos 800 Km. su altura varia con la latitud y la época del año. Esta dividida en diversas capas (figura 4).

Exosfera: del griego "exo" que significa fuera, esta asociada a la capa más externa de la atmósfera, compuesta por gases con baja presión (H, He, N,...) y situada entre el límite superior de la termosfera, termopausa, a unos 600 Km. de altura, y una a distancia indefinida en torno a los 800 Km. esta capa se conoce también como esfera de disipación.

Termosfera: del griego "termo" que significa calor, también denominada a veces Ionosfera, del griego "ion" que significa "que va", se define como la capa atmosférica limitada por la mesopausa (límite superior de la mesosfera a 80-85 Km. de altura) y la termopausa, situada a unos 600 Km. de altura donde la temperatura del aire se eleva hasta los 1000º C debido a la absorción de la radiación solar de lata frecuencia (rayos X y gamma). Esta absorción ioniza los gases presentes (N y O básicamente) sobre todo en una banda situada entre los 80 y 400 Km. que sería la correspondiente a la ionosfera.

Mesosfera: del griego "mesos" medio o intermedio. Se considera la zona media de la atmósfera y aparece limitada entre unos 50 y 60 km. de altura, donde se encuentra la estratopausa o límite superior de la estratosfera y la mesopausa, a unos 80-85 Km. que marca un mínimo de temperatura del aire de unos -80ºC. Se compone básicamente de N2 y carece de movimientos de fluido. Otra acepción del término mesosfera se refiere a la capa interna terrestre definida entre la discontinuidad sísmica de Gutemberg- Wiechert, a unos 2900 Km. de profundidad y el límite interior de la astenosfera, a unos 250 km. de profundidad. Coincidiría por tanto con la totalidad del manto terrestre bajo la astenosfera.

Estratosfera: del latín "stratus" que significa extendido, es la capa atmosférica situada entre los 11 km. de altura media (tropopausa o límite superior de la troposfera) y la estratopausa, situada a unos 50-60 Km. de altura, con una temperatura del aire cercana a los 0ºC. Esta capa se dispone en diversos niveles paralelos, siendo uno de ellos (el situado entre los 30-40 Km. de altura) la capa de ozono O3, que absorbe la radiación ultravioleta solar de alta frecuencia, produciendo a consecuencia de ello una elevación de la temperatura en esta zona hasta los 30ºC. El resto de la estratosfera aparece compuesta esencialmente por N2. Esta capa no presenta movimiento de fluido vertical, pero si horizontales, además de contener nubes muy tenues en su zona inferior formadas por criptocristales de hielo.

Figura 3.- Dibujo de la Magnetosfera de la Tierra. Puede verse que el campo magnético es mucho más grande que el Planeta. Fuente: www.windows.ucar.edu/tour

 

Troposfera: del latín "tropus" y del griego "tropos" vuelta, se refiere a la capa inferior de la atmósfera situada entre la superficie terrestre y la tropopausa, que supone un mínimo en la temperatura del aire de -70ºC, así como la desaparición de la mayoría de fenómenos meteorológicos. La altura de la tropopausa puede oscilar entre los 9 y los 16 Km. en función de la latitud y la época del año. Contiene los gases necesarios para la vida, ciclo del agua y la acción meteórica sobre las rocas y una composición química fundamental del 78% de N2 y 21% de O2.

Figura 4.- Este gráfico muestra el perfil de temperaturas promedios en la atmós-fera terrestre.- fuente: jmarcano.topcities.com/beginner/atmosfera3.html

 

Biosfera: del griego "bio" vida. definida por Vernadsky en 1926 como la parte de la Tierra donde existe la vida, plantea un carácter estructural discontinuo y funcional continuo al estar comprobadas las complejas relaciones ecológicas que unen a todos los seres vivos con su entorno abiótico y entre sí. Su límite superior se ha fijado en unos 6.700m. de altura donde aún existen sencillas líneas tróficas compuestas por polen , ácaros, arañas,…A mayor altura no aparecen plantas por ausencia de agua y escaso contenido en CO2, ni animales al no existir nutrientes efectivos ni O2. El límite inferior se fija en los fondos abisales oceánicos (más de 11.000 m. de profundidad) y unos 100 m. bajo tierra donde pueden existir diversos microorganismos. Entre estos límites existen amplías zonas con un desarrollo biológico nulo o muy escaso,. Rasgos comunes de la biosfera son su asociación con una fuente de energía, preferentemente solar, existencia de agua, carácter dinámico en el tiempo y el espacio, carácter cerrado de la materia y abierto de la energía, así como su efecto regulador del suelo, la atmósfera y la hidrosfera. Su masa total supone un Kg. de carbono orgánico por m2 de superficie (figura 5).

Figura 5.- Ejemplo de la “Biosfera”

Antroposfera: del griego "antropos" hombre, se emplea este término para identificar la capa terrestre con influencia directa del ser humano, incluye la biosfera e hidrosfera, así como las zonas inferiores de la atmósfera y superficiales de la geosfera. En general el empleo de este concepto aparece asociado al estudio de impactos ambientales y recursos naturales, como la zona de actuación del hombre para el aprovechamiento propio y la zona de influencia de emisiones contaminantes.

Hidrosfera: del griego "hidro" que significa agua, corresponde al sistema terrestre formado por agua y que ocupa un 75% de su superficie. Comprende mares y océanos de modo mayoritario(97,3%) así como hielo (criosfera), aguas continentales no salinas (ríos, lagos, acuíferos,…) agua atmosférica y agua incluida en los tejidos vivos, en una media de del 62% de estos. Suele destacarse en todo caso su carácter dinámico y su papel como soporte de la biosfera, regulación del clima yn base del ciclo geológico externo, sus límites extremos se sitúan entre los 11.000 m. de los fondos abisales y la zona inferior de la estratosfera.

Criosfera del griego "crio" que significa frío, este término se usa muy poco quizás debido a que en estos momentos la capa de hielo de la tierra es escasa, ya que únicamente en ciertas zonas de latitud alta o altura adecuada, la temperatura media anual se mantiene por debajo de los 0ºC, por esta razón se tiende a considerar un subsistema de la hidrosfera.

Geosfera: del griego "geo" que significa tierra, suele emplearse dentro del modelo global de capas terrestres bajo dos acepciones: 1- como sistema de gran volumen que comprende el conjunto de capas internas y cuya zona superficial constituye el relieve y 2-como la lámina sólida superficial de la litosfera en contacto con las capas fluidas externas.. En el primer caso suele asociarse al calificativo rocoso o rígido sin tener en cuenta las zonas fluidas como el núcleo externo. En el segundo caso se plantean múltiples interferencias con la atmósfera, hidrosfera o biosfera, que inducen fenómenos de meteorización, adaptaciones biológicas y formación de los distintos escenarios geomorfológicos. También suele tratarse en relación con la geosfera el estudio de fenómenos dinámicos internos (sismicidad, vulcanismo o dinámica de las placas litosféricas) y fenómenos como riesgos naturales.

Litosfera: del griego "litos " piedra o fósil, este término se emplea para describir la capa sólida terrestre de unos 100 Km. de espesor medio, formada por corteza continental, cortaza oceánica y una parte del manto superior rígido, y sujeta a fenómenos de dinámica geológica tanto interna (tectónica de placas, deriva continental, vulcanismo,…), como externa (procesos de erosión, transporte y sedimentación, modelado del paisaje,…). Su carácter no permanente se deduce a partir de la desaparición de la astenosfera o manto convectivo en su conjunto debido a la pérdida de energía térmica terrestre, que supondrá el final de la tectónica de placas y por tanto el fin de la litosfera como entidad separada.

Astenosfera. Del griego "asteno" debilidad, esta asociada siempre a la litosfera, este concepto se define como una capa de materiales fluidos magmáticos, con una temperatura de unos 1400ºC situada a una profundidad entre 100 y 250 Km. y sujeta a una dinámica interna de flujos lentos (3-4cm. al año) y convectivos que arrastran en su vector superficial a la litosfera originando en ella movimientos convergentes, divergentes o de tracción lateral fundamentalmente. A veces se denomina "canal de baja velocidad" en referencia la pérdida de velocidad de las ondas sísmicas cuando la atraviesan. Su existencia esta siendo replanteada a la luz de nuevos descubrimientos geológicos y geofísicos.

Endosfera: del griego "endo" dentro o en el interior, se refiere al conjunto de materiales correspondientes al núcleo de la Tierra, es frecuente dividirla en endosfera externa formada por materiales fluidos y la endosfera interna formada por materiales en estado sólido.

Figura 6.- James Lovelock, en una foto reciente, con una estatua de la diosa GEA al fondo


4- EL MODELO ALTERNATIVO

Este modelo antes expuesto es bastante confuso y algunos de los conceptos son difíciles de delimitar , por eso recientemente han surgido diferentes propuestas de cambio (Lovelock 1979, Meléndez 1998, Anguita 2000) proponen fomentar el uso de un nuevo modelo asociado a los dos sistemas interno y externo, este modelo además se podría aplicar de forma universal al estudio de cualquier planeta.

UNA NUEVA VISION DE LA TIERRA.
QUE ES GAIA? por James Lovelock.

La mayoría de nosotros sentimos que la tierra es más que una esfera de roca con una capa delgada del aire, océano y de vida que cubre la superficie. Sentimos que pertenecemos aquí como si este planeta fuera de hecho nuestro hogar. Tiempo atrás, los Griegos, pensando esta manera, dieron a la tierra el nombre Gaia o, como contracción, GEA. En esos días, la ciencia y la teología eran una y la ciencia, aunque menos exacta, tenía alma. Con el tiempo, esta unión desapareció y fue substituida por la frigidez del estudiante. Las ciencias de la vida, no muy referidas a ésta, bajaron a clasificar cosas muertas y al fin acabaron en la vivisección. La GEA fue robada de la teología para llegar a no ser más que la raíz de la cual las disciplinas de la geografía y de la geología tomaron su nombre . Ahora por fin hay muestras de un cambio. La ciencia llega a ser holística (La holística se refiere a la manera de ver las cosas enteras, en su totalidad, en su conjunto, en su complejidad, pues de esta forma se pueden apreciar interacciones, particularidades y procesos que por lo regular no se perciben si se estudian los aspectos que conforman el todo, por separado) otra vez y vuelve a descubrir alma, y la teología, movida por las fuerzas ecuménicas, comienza a pensar que Gaia no debe ser capricho de la conveniencia académica y que GEA es mucho más que un prefijo.

La nueva comprensión ha llegado para avanzar y mirar de nuevo a la tierra desde el espacio. La visión de ésa blanca y espléndidamente manchada esfera azul nos sorprendió a todos, aunque ahora casi sea un cliché visual. Incluso abre el ojo de la mente, de la misma manera que un viaje lejos del hogar agranda la perspectiva de nuestro amor para los que allá quedan.

El primer impacto de esos viajes fue la sensación maravillosa que tuvieron los astronautas, y nosotros, pues compartimos su experiencia a través de la televisión; pero al mismo tiempo la Tierra fue observada por la fija mirada objetiva de los instrumentos científicos. Estos dispositivos eran absolutamente impermeables a la emoción humana y, con todo, también enviaron detrás la información que nos hicieron considerar la tierra como una extraña y hermosa anomalía. Mostraron que nuestro planeta está hecho de los mismos elementos y con las mismas proporciones que Marte y Venus, pero también revelaron a nuestros planetas hermanos, estériles y diferentes.

Ahora vemos que el aire, el océano y el suelo son mucho más que un mero ambiente para la vida; ellos son parte de la vida. Así el aire es a la vida justo igual que la piel a un gato o la jerarquía para un pájaro. No viviendo sino hecho por cosas vivientes para proteger contra un mundo de otra manera hostil. Para la vida en la tierra el aire es nuestra protección contra las profundidades frías y las radiaciones feroces del espacio.

No hay nada inusual en la idea de que la vida en la tierra interactúa recíprocamente con el aire, el mar y la roca, pero esto se toma como una visión desde el exterior en la que la posibilidad de esta combinación consistiría en un solo sistema gigante vivo con la capacidad de mantener la tierra siempre en un estado lo más favorable posible para la vida sobre ella.

Una entidad que abarca un planeta entero y con una capacidad de gran alcance de regular el clima necesita un nombre. Fué el novelista Guillermo Golding quien propuso el nombre de Gaia. Validamos alegres su sugerencia, y Gaia es también el nombre de la hipótesis de la ciencia que postula que el clima y la composición de la tierra están siempre cerca de un grado óptimo para cualquier tipo de vida que lo habite.
Las evidencias recolectadas en ayuda de Gaia ahora son considerables pero como sucede a menudo en la ciencia, pero esto es menos importante que su uso como forma de cambiar el punto de vista, para considerar el mundo de manera diferente, que hace que nos planteemos nuevas preguntas acerca de la naturaleza de la tierra.

Si formamos "todas las criaturas grandes y pequeñas", de las bacterias a las ballenas, parte de Gaia entonces somos todos nosotros potencialmente importantes para su bienestar. Sabíamos en nuestros corazones que la destrucción de rangos enteros de otras especies era incorrecto pero ahora sabemos porqué. Hemos de lamentar la desaparición de una de las grandes ballenas, o de la mariposa azul, e incluso el virus de la viruela. Cuando eliminamos uno de éstos de la tierra, podemos haber destruido a una parte de nosotros mismos, porque también somos una parte de Gaia.

Hay muchas posibilidades para la comodidad en nuestras vidas, pero está el problema de resolver las consecuencias de nuestras acciones en esta gran reunión de cosas vivas. Puede ser que ese papel que desempeñamos sea como los sentidos y el sistema nervioso para Gaia. A través de nuestros ojos ella ha visto por primera vez su cara y en nuestras mentes se ha reconocido. Pertenecemos de hecho a la Tierra. La tierra es más que un hogar, es un sistema vivo y somos parte de él.

 

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