El origen y la evolución de la Tierra: Del Big Bang al futuro de la existencia humana

Comiencen su estudio de la historia de la Tierra viajando hacia atrás en el tiempo, viendo cómo cada etapa crucial en la evolución de nuestro planeta dependió de lo que vino antes. Descubran el sorprendente papel desempeñado por los minerales, que coevolucionaron con la vida, un vínculo que proporciona una nueva y revolucionaria forma de entender la Tierra.

La Tierra solo ha existido durante un tercio de la historia del universo. ¿Qué ocurrió antes de que se formara nuestro planeta? Viajen al Big Bang y aprendan cómo las fuerzas y partículas fundamentales salieron de un estado homogéneo en los momentos iniciales de la evolución cósmica.

Descubran cómo simples átomos de hidrógeno y helio forman las estrellas y cómo éstas fabrican todos los demás elementos naturales mediante procesos que incluyen titánicas explosiones de supernovas. Este extraordinario mecanismo, denominado nucleosíntesis, es responsable de la riqueza química que hizo posible la Tierra.

Rastreen el origen de los minerales y descubre un sorprendente candidato a primer cristal forjado en el caldero de estrellas moribundas. A continuación, sigan los procesos que crearon otros minerales primitivos, que sobreviven en su forma original en microscópicos granos de polvo presolar en el espacio interplanetario.

Desentrañar la historia que cuentan los granos de polvo "presolar" formados por estrellas muy distintas de nuestro Sol. Son los primeros componentes de nuestro sistema solar. Descubran cómo los científicos identifican estas partículas microscópicas, que a menudo contienen cristales de diamante. Vean también cómo el campo de la cosmoquímica está revolucionando el estudio de los minerales.

Sumérjanse en el tiempo profundo, el vasto periodo que se remonta a los inicios de la Tierra. El profesor Hazen los guiará a través de una memorable analogía que le orientará a lo largo de este mar de cambios incesantes. Exploren también las técnicas que permiten a los científicos datar rocas y otros materiales con una precisión asombrosa.

¿De dónde proceden la Tierra y el sistema solar? Vean cómo una idea propuesta en el siglo XVIII proporciona una respuesta sencilla y elegante a esta pregunta. Comparen nuestro sistema solar con otros sistemas planetarios que han salido recientemente a la luz en la fructífera búsqueda de planetas extrasolares.

Investiguen el trabajo del cazador de planetas más exitoso de todos los tiempos: la nave espacial Kepler, que encontró miles de planetas candidatos orbitando otras estrellas. A continuación, céntrense en el origen de los cuatro planetas terrestres de nuestro sistema solar interior: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

Recorran Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno, los cuatro gigantes gaseosos del Sistema Solar exterior. Cada uno de ellos es un mundo gigantesco de clima violento, y cada uno tiene múltiples lunas que ayudan a arrojar luz sobre la historia de la Tierra. Observen este extraño reino a través de los ojos de las sondas espaciales.

La mayoría de los meteoritos que caen en la Tierra son más antiguos que la propia Tierra. Repasen nuestra comprensión de estos artefactos de la nebulosa solar, aprendan dónde se encuentran la mayoría de los meteoritos y conozcan las experiencias del profesor Hazen en la búsqueda de meteoritos en el turbio mundo del comercio internacional de meteoritos.

Centrémonos en la clase más numerosa de meteoritos: las condritas. Estas rocas increíblemente antiguas cuentan la historia de intensos pulsos de radiación procedentes del Sol naciente, que fundieron granos de polvo en pegajosas gotitas rocosas llamadas condrúculas. Innumerables condrúculas se agruparon para formar meteoritos de condrita.

A medida que los planetesimales crecían, los minerales primarios de las condritas se alteraban de forma que formaban una clase diferente de meteoritos: las acondritas. Estudien estas fascinantes reliquias de miniplanetas destruidos. Algunas acondritas salieron despedidas de la Luna y Marte, entre ellas un espécimen que supuestamente muestra indicios de antiguos microbios extraterrestres.

Durante la segunda etapa de la evolución mineral, a medida que se formaban los protoplanetas, el esquema de clasificación de Victor Goldschmidt ayudó a explicar la diversificación de los minerales. Este periodo marcó una importante expansión de los tipos de minerales debido a los procesos de acreción planetaria.

La Tierra se formó a partir de colisiones de desechos solares, creando finalmente una Tierra embrionaria dominante. A través de la diferenciación, se desarrollaron capas distintas como el núcleo, el manto y la corteza. Los científicos conocen el interior de la Tierra gracias a las ondas sísmicas, que varían en función de las capas que atraviesan.

Investiguen el caso de la luna masiva. ¿De dónde procede la insólita luna de la Tierra? Explore las tres posibilidades que se barajaron antes de que los alunizajes del Apolo dieran a los científicos muestras lunares reales para analizar. Escuchen también la historia del encuentro cercano del profesor Hazen con el polvo lunar.

Continúen su investigación sobre el origen de la Luna. La teoría más sencilla que explica las pruebas es el modelo del "gran golpe". Estudien este escenario, que tiene todo el dramatismo de una película de catástrofes: planetas que colisionan y una luna gigante que llena el cielo de la Tierra y luego retroceden lentamente en el transcurso de miles de millones de años.

Examinen los seis elementos dominantes de la Tierra: oxígeno, magnesio, aluminio, silicio, calcio y hierro. Cada uno de ellos ha desempeñado un papel clave en la historia de la Tierra, regido por el carácter químico distintivo del elemento. Examinen esta química y aprendan, por ejemplo, por qué prácticamente todo el oxígeno del planeta está encerrado en minerales y rocas.

Sigan la evolución de las primeras rocas de la Tierra, que cristalizaron en los océanos de magma del joven planeta. La peridotita fue el primer tipo de roca importante que se formó. Descubran por qué la peridotita se encuentra ahora principalmente en las profundidades del manto, mientras que una roca afín llamada basalto cubre el 70 por ciento de la superficie de la Tierra.

Sigan la extraordinaria transición de la Tierra de un mundo seco con una superficie basáltica negra y uniforme a un planeta húmedo de ríos, lagos y océanos. Conozcan también las propiedades especiales del agua, que la convierten en disolvente universal, vehículo de la vida y principal artífice de las características de la superficie terrestre.

Busquen agua oculta en la Luna, Marte y la Tierra, y descubran que existen grandes cantidades en lugares insospechados, incluso a cientos de kilómetros bajo tierra. El profesor Hazen explica cómo su laboratorio reproduce las condiciones del interior profundo de la Tierra para aprender cómo los minerales incorporan agua bajo una presión extrema.

Busquen la razón por la que la Tierra y Marte tienen una diversidad mineral mucho mayor que Mercurio y la Luna terrestre. Busquen pistas, como los diminutos cristales de circón, que son los minerales más antiguos que sobreviven en la Tierra. A partir de estas pruebas, elaboren una historia del océano global de la Tierra y de una época en la que todo el planeta se congeló.

Sondeen las características esenciales de los minerales arcillosos, que abundan tanto en la Tierra como en Marte. A continuación, investiguen por qué la Tierra tiene tanto granito. Rastreen el origen de esta roca, que abunda en los continentes de la Tierra, pero es rara en otros lugares del sistema solar.

Continúen su estudio de las etapas de la evolución mineral observando lo que ocurre cuando el granito se funde parcialmente. En las condiciones adecuadas, los cristales resultantes pueden tener un tamaño inusual y una belleza sorprendente. Estas rocas se denominan pegmatitas y en su formación intervienen algunos de los elementos más raros del planeta.

Exploren los primeros intentos de explicar por qué los continentes encajan como piezas de un rompecabezas, incluida la teoría de la deriva continental de Alfred Wegener y la hipótesis de la Tierra en expansión. Sienten las bases para comprender la revolucionaria teoría de la tectónica de placas repasando las etapas del ciclo de las rocas.

Después de la Segunda Guerra Mundial, las investigaciones convergieron en una extraordinaria teoría sobre la evolución de la corteza y el manto superior de la Tierra: la tectónica de placas. Estudien las pruebas que llevaron a los científicos a concluir que una docena de placas en movimiento explican los terremotos, los volcanes, las cordilleras, las fosas marinas y mucho más.