Esta imagen de la Tierra fue obtenida por la sonda Galileo el 11 de diciembre de 1990 cuando la nave, después de sobrevolar a nuestro planeta en dos ocasiones, se alejaba definitivamente rumbo a Júpiter. Imagen cortesia: NASA / JPL

Por solicitud de varias entidades gubernamentales de los Estados Unidos (entre ellas la NASA y el U.S. Geological Survey), se diseñó un comité cuyo propósito era "proponer y explorar los grandes interrogantes en las ciencias geológicas y planetarias". El resultado es un extenso reporte que captura en 10 preguntas los retos científicos que constituyen las fronteras de las Ciencias de la Tierra en estos comienzos del siglo 21. A continuación presentamos un muy breve resumen del mismo.

1. ¿Cómo se formaron la Tierra y los planetas? Se cree que el Sol y los planetas se formaron a partir de la misma nebulosa. Pero no está claro porqué la Tierra es diferente de los otros planetas. Estudios adicionales de otros sistemas solares y planetas extrasolares (exoplanetas) podrían mejorar la comprensión sobre nuestros orígenes. ­
2. ¿Qué sucedió en la Tierra durante la "era oscura" (los primeros 500 millones de años)? Se cree que en esa época, un meteorito del tamaño de Marte nos golpeó, lo cual tuvo como consecuencia la formación de la Luna. El calor del impacto creó un océano de lava que debió cubrir todo el planeta. Sabemos muy poco sobre esta época porque casi no hay rocas de la misma, pero podríamos obtener más información a partir de los meteoritos y de los minerales más antiguos de la Tierra, conocidos como zircones.
3. ¿Cómo comenzó la vida? Cuando surgió la vida sobre la Tierra, esta era muy diferente de lo que es ahora. Un reto fundamental es determinar el ambiente físico inicial y los bloques químicos que dieron origen a la vida. Hay un interés creciente en estudiar a Marte, un lugar en donde aún se conserva el registro sedimentario de épocas muy antiguas, el cual ha borrado de la superficie de nuestro planeta por su intensa actividad geológica. ­
4. ¿Cómo funciona el interior de la Tierra y cómo afecta este a la superficie? Los científicos saben que la mayoría de las rocas del manto --la capa intermedia entre el núcleo y la corteza-- se comportan como un líquido viscoso. Pero sólo hasta ahora comienzan a comprender las complejas interrelaciones entre estas capas y porqué nuestro planeta es diferente de los otros en el Sistema Solar.
5. ¿Por qué la Tierra tiene tectónica de placas y continentes? Aunque la tectónica de placas explica muchas de las cosas que suceden sobre la superficie terrestre, aún no conocemos porqué la Tierra está dividida en placas o cuáles son las relaciones entre la tectónica de placas, el agua que tenemos en abundancia, los continentes y la existencia de la vida. Ni siquiera sabemos si cada una de estas entidades puede existir independientemente de las otras.­­

El volcán Galeras de Colombia es uno de los más activos del mundo. Aproximadamente 400.000 personas viven dentro de su área de influencia. Imagen cortesía: NASA

6. ¿Cómo son controlados los procesos en la Tierra por las propiedades de sus materiales? El interior de la Tierra está sometido a altas presiones y temperaturas. El gran tamaño de nuestro planeta, la vastedad del tiempo geológico y la inmensa diversidad de los materiales (y sus propiedades) aquí presentes plantean inmensos retos. La clave está en comprender la física y la química de los materiales planetarios.
7. ¿Qué hace que el clima cambie? y ¿cuánto puede cambiar el clima? El clima global parece haber sido particularmente favorable para la vida en los últimos 10.000 años, pero hay evidencias geológicas de cambios climáticos que han sucedido en cuestión de apenas décadas o siglos; descubrimientos recientes nos hablan de períodos de frío o calor extremos. La comprensión de estos fenómenos, junto con nuevas observaciones geoquímicas y modelos mejorados del clima, eventualmente nos permitirán predecir la magnitud y las consecuencias de los cambios climáticos.
8. ¿Cómo ha modelado la vida a la Tierra? y ¿cómo ha modelado la Tierra a la vida? Las ciencias de la Tierra tienden a ver la evolución de nuestro planeta como un proceso fundamentalmente inorgánico, mientras que las ciencias de la vida tienden a ver la evolución de la vida como un asunto fundamentalmente biológico. Sin embargo, el desarrollo de la vida ha tenido un claro efecto sobre las condiciones en la superficie de la Tierra: la atmósfera no contendría oxígeno de no ser por los seres vivos que lo produjeron. A su vez, fenómenos como impactos meteoríticos y eventos geológicos han causado extinciones masivas en el pasado y han afectado por lo tanto el curso de la evolución. En la Tierra moderna estamos interesados en conocer el rol de la vida en procesos geológicos tales como la meteorización (alteración de las rocas en la superficie terrestre o cerca de ella) y la erosión.
9. ¿Se pueden predecir las erupciones volcánicas, los terremotos y sus consecuencias? Los geólogos han mejorado significativamente su capacidad para predecir erupciones volcánicas, pero aún están lejos de pronosticar el momento exacto en que ocurrirá un terremoto. Se debe mejorar el conocimiento de dónde comienza y dónde termina la ruptura de una falla. También el movimiento del magma desde el manto superior hasta la superficie terrestre.
10. ¿Cómo afectan los flujos y los transportes de fluidos al ambiente humano? Un buen manejo de los recursos naturales y ambientales requiere un conocimiento adecuado de el comportamiento de los fluidos, tanto en la superficie como en el interior de la Tierra.. Entre los principales objetivos de los científicos figuran conocer cómo fluyen, cómo transportan materiales y calor, y cómo interactúan con sus alrededores y los modifican. También queda por determinar la efectividad con la cual transportan materiales disueltos y suspendidos, y cómo ellos son afectados por los intercambios químicos y térmicos que sufren con los ambientes en los cuales se producen.
    

    
    

    El documento completo (en inglés) acaba de ser publicado bajo el título: Origin and Evolution of Earth: Research Questions for a Changing Planet y se puede consultar de manera gratuita en el vínculo que se cita al final de este documento.

    Información adicional: 

    • Origin and Evolution of Earth: Research Questions for a Changing Planet