8.5: Influencias cósmicas en la evolución de la Tierra
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Objetivos de aprendizaje
Al final de esta sección, podrás:
- Explicar la escasez de cráteres de impacto en la Tierra en comparación con otros planetas y lunas
- Describir la evidencia de impactos recientes en la Tierra
- Detallar cómo un impacto masivo cambió las condiciones de vida en la Tierra, llevando a la extinción de los dinosaurios
- Describir cómo los impactos han influido en la evolución de la vida en la Tierra
- Discutir la búsqueda de objetos que potencialmente podrían chocar con nuestro planeta
Al discutir la geología de la Tierra anteriormente en este capítulo, nos ocupamos únicamente de los efectos de las fuerzas internas, expresadas a través de los procesos de la tectónica de placas y el vulcanismo. En la Luna, en contraste, vemos principalmente cráteres, producidos por los impactos de escombros interplanetarios como asteroides y cometas. ¿Por qué no vemos más evidencia en la Tierra de los tipos de cráteres de impacto que son tan prominentes en la Luna y otros mundos?
¿Dónde están los Cráteres en la Tierra?
No es posible que la Tierra se haya escapado al ser golpeada por los escombros interplanetarios que han marcado a la Luna. Desde una perspectiva cósmica, la Luna está casi al lado. Nuestra atmósfera hace que se quemen pequeños trozos de escombros cósmicos (que vemos como meteoros, comúnmente llamados estrellas fugaces). Pero, las capas de nuestro aire no proporcionan ningún escudo contra los grandes impactos que forman cráteres de varios kilómetros de diámetro y son comunes en la Luna.
En el transcurso de su historia, la Tierra debió, por lo tanto, haber sido impactada tanto como la Luna. La diferencia es que, en la Tierra, estos cráteres son destruidos por nuestra geología activa antes de que puedan acumularse. A medida que la tectónica de placas renueva constantemente nuestra corteza, la evidencia de eventos pasados de cráteres se borra lentamente. Solo en las últimas décadas los geólogos han logrado identificar los restos erosionados de muchos cráteres de impacto (Figura\(\PageIndex{1}\)). Aún más reciente es nuestra constatación de que, a lo largo de la historia de la Tierra, estos impactos han tenido una influencia importante en la evolución de la vida.
Impactos Recientes
La colisión de desechos interplanetarios con la Tierra no es una idea hipotética. Se pueden encontrar evidencias de impactos relativamente recientes en la superficie de nuestro planeta. Una colisión histórica bien estudiada tuvo lugar el 30 de junio de 1908, cerca del río Tunguska en Siberia. En esta región desolada, hubo una notable explosión en la atmósfera a unos 8 kilómetros sobre la superficie. La onda expansiva aplanó más de mil kilómetros cuadrados de bosque (Figura\(\PageIndex{2}\)). Rebaños de renos y otros animales fueron asesinados, y un hombre en un puesto comercial a 80 kilómetros de la explosión fue arrojado de su silla y quedó inconsciente. La onda explosiva se extendió por todo el mundo, según lo registran los instrumentos diseñados para medir los cambios en la presión atmosférica.
A pesar de esta violencia, no se formaron cráteres por la explosión de Tunguska. Destrozado por la presión atmosférica, el proyectil pedregoso con una masa de aproximadamente 10,000 toneladas se desintegró sobre la superficie de nuestro planeta para crear una explosión equivalente a una bomba nuclear de 5 megatones. Si hubiera sido más pequeño o más frágil, el cuerpo impactante habría disipado su energía a gran altura y probablemente no atrajo la atención. Hoy en día, tales explosiones atmosféricas a gran altitud son monitoreadas regularmente por sistemas de vigilancia militar.
Si hubiera sido más grande o hecho de material más fuerte (como el metal), el proyectil Tunguska habría penetrado hasta la superficie de la Tierra y habría explotado para formar un cráter. En cambio, solo el calor y el choque de la explosión atmosférica llegaron a la superficie, pero la devastación que dejó atrás en Siberia fue testigo del poder de tales impactos. Imagínese si el mismo impactador rocoso hubiera explotado sobre la ciudad de Nueva York en 1908; los libros de historia podrían hoy registrarlo como uno de los eventos más mortales de la historia humana.
Decenas de miles de personas presenciaron directamente la explosión de un proyectil más pequeño (20 metros) sobre la ciudad rusa de Chelyabinsk en una madrugada de invierno de 2013. Explotó a una altura de 21 kilómetros en un estallido de luz más brillante que el Sol, y la onda de choque de la explosión de 0,5 megatones rompió decenas de miles de ventanas y envió a cientos de personas al hospital. Los fragmentos de roca (meteoritos) fueron fácilmente recolectados por la gente de la zona después de la explosión porque aterrizaron en la nieve fresca.
El doctor David Morrison, uno de los autores originales de este libro de texto, brinda una charla no técnica sobre la explosión de Chelyabinsk, y los impactos en general.
El cráter reciente más conocido de la Tierra se formó hace unos 50 mil años en Arizona. El proyectil en este caso era un terrón de hierro de unos 40 metros de diámetro. Ahora llamado Meteor Crater y una importante atracción turística en el camino al Gran Cañón, el cráter tiene aproximadamente una milla de ancho y tiene todas las características asociadas con cráteres de impacto lunar de tamaño similar (Figura\(\PageIndex{3}\)). El cráter de meteoritos es una de las pocas características de impacto en la Tierra que permanece relativamente intacta; algunos cráteres más antiguos están tan erosionados que solo un ojo entrenado puede distinguirlos. Sin embargo, se han identificado más de 150. (Consulte la lista de sitios en línea sugeridos al final de este capítulo si desea obtener más información sobre estas otras cicatrices de impacto).
Extinción Masiva
El impacto que produjo Meteor Crater habría sido realmente dramático para cualquier humano que lo presenciara (desde una distancia segura) ya que la liberación de energía fue equivalente a una bomba nuclear de 10 megatones. Pero tales explosiones son devastadoras sólo en sus áreas locales; no tienen consecuencias globales. Sin embargo, impactos mucho mayores (y más raros) pueden perturbar el equilibrio ecológico de todo el planeta y así influir en el curso de la evolución.
El gran impacto mejor documentado tuvo lugar hace 65 millones de años, al final de lo que ahora se llama el período Cretácico de la historia geológica. Esta vez en la historia de la vida en la Tierra estuvo marcada por una extinción masiva, en la que más de la mitad de las especies de nuestro planeta se extinguieron. Hay una docena o más de extinciones masivas en el registro geológico, pero este evento en particular (apodado el “gran moribundo”) siempre ha intrigado a los paleontólogos porque marca el final de la era de los dinosaurios. Durante decenas de millones de años estas grandes criaturas habían florecido y dominado. Entonces, de repente desaparecieron (junto con muchas otras especies), y a partir de entonces los mamíferos comenzaron el desarrollo y diversificación que finalmente nos llevó a todos.
El objeto que colisionó con la Tierra al final del período Cretácico golpeó un mar poco profundo en lo que hoy es la península de Yucatán de México. Su masa debió haber sido de más de un billón de toneladas, determinada a partir del estudio de una capa mundial de sedimento depositada a partir de la nube de polvo que envolvió al planeta después de su impacto. Identificada por primera vez en 1979, esta capa de sedimentos es rica en el raro metal iridio y otros elementos que son relativamente abundantes en asteroides y cometas, pero extremadamente raros en la corteza terrestre. A pesar de que fue diluida por el material que la explosión excavó de la superficie de la Tierra, este componente cósmico aún puede ser identificado. Además, esta capa de sedimento contiene muchos minerales característicos de las temperaturas y presiones de una explosión gigantesca.
El impacto que llevó a la extinción de los dinosaurios liberó energía equivalente a 5 mil millones de bombas nucleares del tamaño de Hiroshima y excavó un cráter de 200 kilómetros de diámetro y lo suficientemente profundo como para penetrar a través de la corteza terrestre. Este gran cráter, llamado Chicxulub por un pequeño pueblo cercano a su centro, posteriormente ha sido enterrado en sedimentos, pero sus contornos aún se pueden identificar (Figura\(\PageIndex{4}\)). La explosión que creó el cráter Chicxulub elevó alrededor de 100 billones de toneladas de polvo a la atmósfera. Podemos determinar esta cantidad midiendo el espesor de la capa de sedimento que se formó cuando este polvo se asentó en la superficie.
Tal cantidad de material aerotransportado habría bloqueado completamente la luz solar, sumergiendo a la Tierra en un período de frío y oscuridad que duró varios meses. Muchas plantas dependientes de la luz solar habrían muerto, dejando a los animales comedores de plantas sin suministro de alimento. Otros efectos mundiales incluyeron incendios a gran escala (iniciados por los escombros calientes y voladores de la explosión) que destruyeron gran parte de los bosques y pastizales del planeta, y un largo período en el que el agua de lluvia alrededor del mundo era ácida. Fueron estos efectos ambientales, más que la explosión misma, los responsables de la extinción masiva, incluida la desaparición de los dinosaurios.
Impactos y evolución de la vida
Cada vez es más claro que muchas, quizás la mayoría, las extinciones masivas en la larga historia de la Tierra fueron el resultado de una variedad de otras causas, pero en el caso del asesino de dinosaurios, el impacto cósmico ciertamente jugó un papel crítico y puede haber sido el “colmo” en una serie de disturbios climáticos que resultaron en la” gran morir”.
Una catástrofe para un grupo de seres vivos, sin embargo, puede crear oportunidades para otro grupo. Después de cada extinción masiva, se produce un repentino estallido evolutivo a medida que se desarrollan nuevas especies para llenar los nichos ecológicos abiertos por el evento. Hace sesenta y cinco millones de años, nuestros antepasados, los mamíferos, comenzaron a prosperar cuando tantas otras especies se extinguieron. Somos los afortunados beneficiarios de este proceso.
Los impactos de cometas y asteroides representan los únicos mecanismos que conocemos que podrían causar catástrofes verdaderamente globales e influir seriamente en la evolución de la vida en todo el planeta. Como señaló el paleontólogo Stephen Jay Gould de Harvard, tal perspectiva cambia fundamentalmente nuestra visión de la evolución biológica. Los temas centrales para la supervivencia de una especie ahora deben incluir algo más que su éxito en competir con otras especies y adaptarse a entornos que cambian lentamente, como lo prevé la idea de selección natural de Darwin. También se requiere una capacidad para sobrevivir a catástrofes globales aleatorias debido a impactos.
Aún más temprano en su historia, la Tierra estaba sujeta a impactos aún mayores por los restos sobrantes de la formación del planeta. Sabemos que la Luna fue golpeada repetidamente por objetos de más de 100 kilómetros de diámetro, 1000 veces más masivos que el objeto que aniquiló la mayor parte de la vida terrestre hace 65 millones de años. La Tierra debió haber experimentado impactos similares durante sus primeros 700 millones de años de existencia. Algunos de ellos probablemente fueron lo suficientemente violentos como para despojar al planeta de la mayor parte de su atmósfera y hervir sus océanos. Tales eventos esterilizarían el planeta, destruyendo cualquier vida que hubiera comenzado. La vida puede haberse formado y aniquilado varias veces antes de que nuestros propios antepasados microbianos se afianzaran en algún momento hace unos 4 mil millones de años.
El hecho de que los microbios supervivientes más antiguos de la Tierra sean los termófilos (adaptados a temperaturas muy altas) también puede explicarse por impactos tan grandes. Un impacto que era un poco demasiado pequeño para esterilizar el planeta aún habría destruido cualquier cosa que viviera en lo que consideramos entornos “normales”, y solo sobrevivirían las criaturas adaptadas a las altas temperaturas. Así, las formas de vida terrestres más antiguas que sobreviven son probablemente los restos de una especie de cuello de botella evolutivo causado por repetidos impactos grandes a principios de la historia del planeta.
¿Impactos en nuestro futuro?
Los impactos de asteroides y cometas que han tenido una influencia tan importante en la vida no son necesariamente cosa del pasado. En todo el ámbito de la historia planetaria, hace 65 millones de años fue apenas ayer. La Tierra en realidad orbita al Sol dentro de una especie de galería de tiro cósmico, y aunque los impactos importantes son raros, de ninguna manera han terminado. La humanidad podría sufrir el mismo destino que los dinosaurios, o perder una ciudad por los impactos mucho más frecuentes como el de Tunguska, a menos que encontremos una manera de predecir el próximo gran impacto y proteger nuestro planeta. El hecho de que nuestro sistema solar sea el hogar de algunos planetas muy grandes en órbitas exteriores puede ser beneficioso para nosotros; los campos gravitacionales de esos planetas pueden ser muy efectivos para atraer escombros cósmicos y protegernos de impactos más grandes y frecuentes.
A partir de la década de 1990, algunos astrónomos comenzaron a analizar el peligro de impacto cósmico y a persuadir al gobierno para que apoyara una búsqueda de asteroides potencialmente peligrosos. Varios telescopios pequeños pero sofisticados de campo ancho se utilizan ahora para esta búsqueda, que se llama Encuesta de Guardia Espacial de la NASA. Ya sabemos que actualmente no hay asteroides en curso de colisión con la Tierra que sean tan grandes (10-15 kilómetros) como el que mató a los dinosaurios. La Encuesta Spaceguard ahora se concentra en encontrar impactadores potenciales más pequeños. Para 2015, la búsqueda había anotado más de 15 mil asteroides cercanos a la Tierra, incluyendo la mayoría de los de más de 1 kilómetro. Ninguno de los descubiertos hasta ahora representa ningún peligro para nosotros. Por supuesto, no podemos hacer una declaración similar sobre los asteroides que aún no han sido descubiertos, pero estos serán encontrados y evaluados uno por uno por su peligro potencial. Estos estudios de asteroides son uno de los pocos proyectos realmente de vida o muerte realizados por astrónomos, con potencial para ayudar a salvar nuestro planeta de futuros impactos importantes.
La Escala de Riesgo de Impacto Torino es un método para categorizar el peligro de impacto asociado con objetos cercanos a la Tierra como asteroides y cometas. Es una herramienta de comunicación para que los astrónomos y el público evalúen la gravedad de las predicciones de colisiones combinando estadísticas de probabilidad y potenciales de daño cinético conocidos en un solo valor de amenaza.
La calculadora “Impacto: Tierra” de Purdue University te permite ingresar las características de un asteroide que se aproxima para determinar el efecto de su impacto en nuestro planeta.
Resumen
La Tierra, al igual que la Luna y otros planetas, ha sido influenciada por los impactos de los desechos cósmicos, incluyendo ejemplos tan recientes como el Cráter Meteor y la explosión de Tunguska. Los impactos pasados más grandes están implicados en algunas extinciones masivas, incluido el gran impacto hace 65 millones de años al final del período Cretácico que aniquiló a los dinosaurios y muchas otras especies. Hoy en día, los astrónomos están trabajando para predecir el próximo impacto de antemano, mientras que otros científicos están llegando a enfrentarse con el efecto de los impactos en la evolución y diversidad de la vida en la Tierra.
Glosario
- extinción masiva
- la repentina desaparición en el registro fósil de un gran número de especies de vida, para ser reemplazadas por fósiles de nuevas especies en capas posteriores; las extinciones masivas son indicadores de cambios catastróficos en el medio ambiente, como podrían ser producidos por un gran impacto en la Tierra