Tercer planeta en orden de distancia desde el Sol, que forma parte, junto con Mercurio, Venus y Marte, de los llamados planetas sólidos, y es el único en albergar, por lo que sabemos hasta hoy, formas evolucionadas de vida.

 La Tierra es el mayor de los planetas interiores, gira alrededor del Sol con una órbita elíptica que sólo difiere de un círculo perfecto en un 3%. Su distancia media al Sol es de 149,6 millones de km y es utilizada por los astrónomos como unidad de medida de las distancias en el Sistema Solar, bajo la definición de Unidad Astronómica (UA). En su posición más lejana o afelio dista 152,1 millones de km y en su posición más cercana o perihelio 147,1 millones de Km de él.

El plano de la órbita se toma como referencia para medir las inclinaciones de los planos orbitales de los otros planetas. La Tierra emplea 365,256 días para completar su órbita, es decir, para realizar una vuelta completa alrededor del Sol, desplazándose a la velocidad de 29,79 km/seg.

La rotación del planeta alrededor de su propio eje se realiza en 24h (día solar), pero el periodo rotacional terrestre ha sido modificado a lo largo de la historia geológica, como consecuencia de la acción de frenado que produce el efecto mareal de su satélite, la Luna. Por tanto, la duración del día se ha alargado continuamente a través del tiempo como han demostrado estudios paleontológicos, que determinan la duración del día, hace 550 millones de años (en el periodo Cámbrico) en 21 horas.

La masa de la Tierra es de 5,976 x 10 elevado a 24 kg y su densidad media de 5,52 g/cm3, es decir, unas cinco veces mayor que la del agua. Se trata de la densidad más elevada con respecto a los otros planetas interiores. En cuanto a dimensiones, la Tierra tiene un radio medio de 6371 km, el tamaño más grande de los planetas sólidos. Su forma no es perfectamente esférica, ya que su radio es ligeramente más grande en el Ecuador (6378 km) que en los polos (6356 km); de su estudio y representación se encarga la Geodesia.

La Tierra posee un importante relieve, cuyas principales unidades topográficas corresponden a los continentes y las cuencas oceánicas. En las zonas continentales, las grandes cadenas montañosas tienen miles de kilómetros de extensión (orógenos), y de forma similar en las cuencas oceánicas los principales relieves los forman las dorsales que recorren longitudinalmente nuestro planeta. Dorsales y orógenos son estructuras con vulcanismo activo y en general zonas donde las rocas se funden y/o sufren procesos metamórficos.

La Tierra tiene cuatro características poco comunes dentro de los planetas terrestres: hasta ahora es el único planeta que posee vida y una biosfera compleja, presenta una vasta hidrosfera cuyas mayores masas de agua están constituidas por los océanos, tienen una atmósfera suficientemente importante, desarrolla una importante actividad orogénica, y dispone de un intenso campo magnético. No lejos de la Tierra, a una distancia media de 384.000 km, se encuentra la Luna, su único satélite.

Tabla comparativa de los planetas.

Origen de la Tierra

Las teorías actuales sobre el origen del Universo proponen que hace alrededor de 5.000 millones de años se originó el colapso gravitatorio de nebulosa. La evolución de este proceso de colapso originó una serie de glóbulos (densos y oscuros al no presentar estrellas en su interior), que posteriormente terminaron por desarrollar las incipientes estrellas, una de las cuales constitutiva de nuestro sistema solar.

Por efecto de la rotación, estas jóvenes estrellas aún rodeadas por grandes cantidades de materia nebular (gases, partículas, etc.) adoptaron morfologías discoidales, a partir de las cuales comenzaron a enfriarse y condensarse en pequeñas partículas de polvo cósmico. Una de estas nebulosas originó el Sol, y la acreción del polvo cósmico mediante sucesivas colisiones entre sus partículas terminó por originar los planetas que forman parte de nuestro sistema solar. Planetas dispuestos en órbitas estables alrededor del Sol, todas ellas cercanas a un plano (plano de la eclíptica), como consecuencia de la disposición discoidal de la nebulosa solar primitiva.

El geofísico ruso Otto Schmidt propuso en 1944 que los planetas rocosos se habían creado de forma gradual a partir de una nube de polvo cósmico. Esta nube originalmente se agrupó formando partículas, que al agregarse entre ellas, fueron aumentando progresivamente de tamaño para dar lugar a lo que Schmidt denominó planetesimales. Schmidt razonó que a medida que fueran aumentando el tamaño de los planetesimales, la posibilidad de colisiones entre los mismos irían reduciéndose. El programa espacial Apolo desarrollado en los años setenta demostró que los cráteres lunares habían sido causados por el impacto de abundantes objetos hace 4.500 millones de años. Después, el número de colisiones parecía haber disminuido drásticamente. Estas observaciones reforzaron la hipótesis planteada por Schmidt.

El que hubiera menos elementos para el proceso de acreción implica que debió invertirse mucho tiempo para la construcción de un planeta. Cálculos efectuados sugieren que pudo transcurrir 100 millones de años entre la formación de un objeto de 10 km de diámetro y otro del tamaño de nuestro planeta.

La acreción colisional tuvo una influencia predominante en el desarrollo posterior de la Tierra. Los grandes cuerpos que colisionaron contra la masa terrestre produjeron una enorme cantidad de calor, que llegó a conseguir su fusión y posterior fraccionamiento por contraste de densidades. La disminución en número de colisiones permitió el enfriamiento de nuestro planeta que tras millones de años consiguió la consolidación de una incipiente corteza, la cual debió caracterizarse por su enorme actividad volcánica.

La acreción terrestre culminó con la diferenciación del planeta: se originó un núcleo y una atmósfera primigenia.

El origen del núcleo, según el geofísico de la Universidad de París Claude J. Allègre, tuvo lugar probablemente hace 4.440-4.410 millones de años. El impacto de los planetesimales provocó la fusión del hierro terrestre y su descenso al interior para formar el protonúcleo. La Tierra semifundida y aún en crecimiento acumulaba nuevas partículas metálicas que se añadían al núcleo a causa de su densidad. Al mismo tiempo, la diferenciación terrestre comenzó a emitir una gran cantidad de gases, que terminaron por constituir una atmósfera incipiente.

El estudio de isótopos de diversos gases nobles (helio, argón y xenón) recuperado en los minerales del manto terrestre, emitidos en las dorsales marinas; ha permitido determinar que entre el 80 y el 85 por ciento de los gases que componen la atmósfera terrestre se expulsaron durante el primer millón de años que siguieron a la diferenciación del núcleo del planeta. Así pues, la atmósfera terrestre (caracterizada por la ausencia de oxígeno) tuvo un origen muy adelantado, con una composición constituida principalmente por dióxido de carbono y nitrógeno, y en menor cantidad por metano, amoníaco, dióxido de azufre y ácido clorhídrico.

La rápida desgasificación del planeta liberó ingentes cantidades de agua, que se acumularon en la superficie terrestre constituyendo los océanos. La temperatura de los océanos durante el Arcaico ha sido objeto de debate. En los años setenta, mediciones efectuadas con isótopos de oxígeno en estromatolitos, indicaban temperaturas sobre los 80º C, valores tan elevados que sugerían océanos con características que bien podían ser hidrotermales. Recientes descubrimientos pusieron seriamente en duda la existencia de océanos tan calientes en las primeras fases de la hidrosfera terrestre. La presencia de cristales de yeso y bacterias fijadoras de nitrógeno encontradas en las rocas arcaicas, indicaban temperaturas no superiores a los 60º C. Ésta parece, por tanto, que fue la temperatura límite de los primeros océanos, cuya temperatura más probable oscilaría en un intervalo comprendido entre los 30º ó 40º C.

La aparición de los continentes fue un acontecimiento posterior. Mediante el estudio de los circones (minerales de gran resistencia frente a la erosión), se descubrió que podían permanecer estables durante miles de millones de años y servir como indicadores de la corteza más antigua del planeta; ya que se encontraban en depósitos sedimentarios tras haber completado varios ciclos de erosión-sedimentación. Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Australia encontraron en el Este de su país circones con edades comprendidas entre los 4.100 y 4.300 millones de años. Es razonable considerar por consiguiente, que los continentes se originaron en esa época.

En resumen, podemos decir que la Tierra como cuerpo planetario, en sus primeros estadios era un sistema muy energético, aunque con gradientes geotérmicos muy variables. La diferenciación de nuestro planeta tuvo lugar con bastante rapidez. Hace unos 4.400 millones de años se formó el núcleo, mientras que los gases que emergían del interior terrestre dieron lugar a una atmósfera primitiva. Algo más tarde, se formó la corteza continental a medida que los diferentes elementos se fueron separando a distintas profundidades; hecho que permitió el desarrollo de procesos de diferenciación magmática, y por consiguiente la génesis de rocas ígneas cada vez más ricas en sílice.

Estructura de la Tierra

La Tierra hay que considerarla como formada por una esfera más o menos sólida, rodeada por una capa gaseosa externa llamada atmósfera.

La atmósfera

En la actualidad se entiende por atmósfera el conjunto de estratos de aire, gases, partículas y energía, existentes dentro de la cápsula de vacío magnético que protege ampliamente nuestro planeta del viento solar. La atmósfera, en sentido más estricto, es la capa de aire retenida por la fuerza de atracción de la tierra y que toma parte en su rotación; es una mezcla de diferentes gases: 78,09% de nitrógeno, 20,95% de oxígeno, 0,93% de argón, 0,30% de anhídrido carbónico y vestigios de otros gases, sobre todo de los denominados nobles y otros procedentes de la contaminación humana.

Posee un espesor de unos 2.000 km desde la superficie de la Tierra, y se caracteriza por los gases que la forman (mayoritariamente nitrógeno y oxígeno), así como por actuar de forma similar a un termostato, que regulara el calor externo e interno de la Tierra. Estas características posibilitan la vida en el planeta Tierra.

Hasta una altura de unos 120 km no se altera esencialmente la composición de esta mezcla aérea, por tener lugar aquí continuos procesos de equilibrio. Lo único que disminuye con la altura es la densidad de los gases y a alturas por encima de los 120 km tiene lugar el fenómeno de difusión gaseosa.

Capas de la atmósfera. Estratificación

La más conocida distribución de la atmósfera es la clasificación según la temperatura, en troposfera, estratosfera, mesosfera, ionosfera (o termosfera), y se supone además una exosfera de transición al espacio sideral.

Si se parte de la composición gaseosa, se incluyen las capas con proporción gaseosa constante (troposfera, estratosfera y mesosfera) dentro de la homosfera, mientras que en las capas superiores (ionosfera y exosfera) dominada por difusión gaseosa, constituyen lo que se denomina heterosfera.

Por último, puede hacerse una consideración desde el punto de vista de las diferencias en la carga eléctrica de átomos y moléculas y se habla entonces de una neutrosfera (con ausencia de ionización) y de la ionosfera que se inicia en la mesosfera. Por encima de la exosfera, ionosfera o heterosfera habrá que pensar en el comienzo de la magnetosfera.

Troposfera

Capa de la atmósfera de menor altura situada sobre la superficie de la Tierra; alcanza en los trópicos una altura de 16 a 17 km frente a sólo 8 en los polos, debido a que el frío la contrae y el calor la dilata. En los niveles inferiores de la troposfera se producen los fenómenos atmosféricos.

La troposfera se caracteriza por la homogeneización de su composición química, hecho que facilita su enorme movilidad atmosférica, pues en los niveles inferiores de la troposfera se producen la mayoría de los fenómenos atmosféricos.

En esta ínfima parte de la atmósfera se halla un 80% del agua, que puede estar en forma de vapor hasta 14 km de altura. En los polos descienden grandes cantidades de aire frío, en el ecuador se elevan enormes masas de aire caliente y húmedo. Estas masas de aire y de vapor se mueven a grandes velocidades entre las temperaturas extremas de 40ºC y -75ºC, y su circulación, de acuerdo a complicadas reglas, determina el estado general del tiempo del planeta. La estratosfera alcanza hasta 50 km. En su región inferior la temperatura es estable entre los -50ºC y los -60ºC. La humedad del aire y la velocidad del viento disminuyen bastante rápidamente a partir de la tropopausa. Por esta razón, la estratosfera está prácticamente libre de nubes.

Estratosfera

Sus límites se encuentran marcados por importantes variaciones de la temperatura, el límite superior o estratopausa coincide con un máximo térmico, de 17ºC situado alrededor de los 50 km de altura; mientras que su límite inferior o tropopausa se sitúa en un mínimo de temperatura alrededor de los -70º, entre los 8-17 km de altura. Se caracteriza por sus bajas temperaturas y su ascenso paralelo al aumento de altura, consecuencia de la absorción parcial del espectro electromagnético procedente de la luz solar.

La estratosfera tiene una gran importancia en el desarrollo de la vida sobre la superficie terrestre, como consecuencia de la absorción de los rayos ultravioletas por parte del ozono (combinación molecular de tres átomos de oxígeno), cuya máxima concentración se sitúa entre los 40-60 Km de altura, zona que recibe el nombre de ozonosfera. La radiación ultravioleta del Sol se encarga de la formación del ozono y con este proceso se debilita tanto que alcanza la Tierra en porcentajes inocuos para la vida.

Mesosfera

Capa de la atmósfera terrestre comprendida entre 50 y 80 kilómetros de altitud, es decir, situada por encima de la estratosfera (cuyo límite es la tropopausa) y bajo la termosfera (con la cual limita en la mesopausa).

Es la capa de mayor altitud de la homosfera y se caracteriza por presentar un importante descenso de la temperatura paralelo al aumento de altitud, de forma que de los apenas 0º C existentes en su base, se llegan a alcanzar los -123º C, en su parte más alta.

Termosfera

Está formada por iones y electrones libres, esto es, por partículas subatómicas desprendidas de ellos, en estado de gran enrarecimiento. La ionización aumenta con la altura y pasa por varios máximos consecutivos llamados: capa D en la base de la Ionosfera, a 120 km de altura; la capa E o de Kennelly-Heavyside, situada por encima; la capa F1 o de Appleton, a unos 160 km de la altura; y por último, entre los 260 y 350 km, la capa F2.

A causa del estado de ionización que presentan sus componentes también recibe el nombre de ionosfera.

Entre los 120 y 150 kilómetros de altura el oxígeno se halla en estado atómico, pues las moléculas se disocian por la radiación ultravioleta del Sol. Las ondas de radio, principalmente las de onda corta, se reflejan en algunas de estas capas, las cuales sólo consiguen atravesar ondas electromagnéticas de gran longitud de onda.

Exosfera

Zona externa de la atmósfera terrestre que se sitúa entre la ionosfera cuyo límite se conoce con el nombre de termopausa y el espacio exterior. Se extiende aproximadamente entre los 500-1000 km de altura y su límite con el espacio exterior se alcanza cuando la densidades de ambas se igualan, pues la exosfera se caracterizada por presentar una densidad muy baja y el escape de moléculas al espacio exterior.

Se trata de una de las capas de la heterosfera, cuyos componentes atmosféricos se encuentran ionizados como consecuencia de la disociación producida por el bombardeo de las radiaciones solares.

Magnetosfera

La magnetosfera es un gigantesco campo magnético que rodea de lejos la Tierra. Fue descubierto por el satélite soviético Sputnik2 en 1957. Dentro de la magnetosfera existen dos zonas especialmente reactivas que se conocen con el nombre de cinturones de Van Allen, en honor a su descubridor. Estas zonas no presentan una delimitación muy concreta, ya que la actividad solar y el magnetismo hacen oscilar sus límites, actualmente se denominan zonas de radiación.

El límite exterior de la magnetosfera, lo que se denomina magnetopausa, está en la parte de la Tierra que mira al Sol a más de 60.000 km, y en la cara opuesta al Sol es mayor y va remolcada como la cola de un cometa.

La superficie terrestre

Capa limite entre la atmósfera y la parte sólida de la Tierra, cubierta en buena parte por los océanos. Es básicamente lisa, puesto que desde las mayores profundidades hasta las alturas más altas tan sólo hay un desnivel de 20 km, (un 0,3%). En la superficie terrestre y en sus proximidades se desarrolla la vida.

La superficie de la Tierra no es en absoluto continua. Está dividida por una serie de grietas similares a las producidas en la cáscara de un huevo cocido al golpearlo, que forman doce grandes placas litosféricas que flotan sobre el manto de la Tierra y se hallan en movimiento continuo.

La superficie terrestre no es uniforme, su temperatura varia en función de su posición; su aspecto de acuerdo con los materiales circundantes. La superficie terrestre varia por efecto del los agentes atmosféricos, los agentes geológicos y también por los seres vivos y el hombre.

El modelado de la superficie terrestre se efectúa por medio de los agentes erosivos en función de factores condicionados por el tipo y disposición de las rocas, bajo condiciones definidas por el clima, y en función del tiempo. La Geomorfología es la ciencia que, bajo estas premisas, estudia las formas del relieve y los procesos que las originan.

La parte sólida de la Tierra

Puede subdividirse en tres grandes esferas concéntricas que corresponden a la corteza, el manto y el núcleo.

Estas grandes divisiones se establecieron de forma indirecta al observar el comportamiento de las ondas elásticas producidas por los terremotos. Puesto que cada unidad rocosa tiene propiedades diferentes, las ondas sísmicas varían continuamente de velocidad en su trayectoria a través de la Tierra. Además es posible distinguir las zonas en estado de fusión (con comportamiento plástico) y en estado sólido (con comportamiento rígido). En el primer caso, únicamente transmiten ondas de compresión (ondas P), mientras que en el segundo transmiten tanto las ondas de compresión como las de cizalla (ondas S).

 El desarrollo de la Sismología permitió que dos investigadores, Harold Jeffreys en 1939, y Beno Gutenberg en 1959, propusieran la existencia de tres discontinuidades netas en el interior de la Tierra, al basarse en la distribución de las ondas P y S en profundidad. Según la gráfica que se muestra a continuación, la corteza corresponde a la zona donde la velocidad de las ondas P (Vp) es inferior a 7 km/s; mientras que el manto es la zona donde Vp es superior a 8 km/s, y el núcleo se caracteriza porque las ondas S no se propagan (en 1972 se comprobó que las ondas S se propagaban en el núcleo interno; hecho que implicaba que el núcleo interno era sólido y su zona externa líquida).

 

Distribución de las velocidades sísmicas en el interior terrestre.

La capa más externa de la Tierra es la litosfera, la cual se encuentra formada por la corteza más la parte superior del manto terrestre. Actualmente se sabe que la litosfera no es una envoltura de aspecto externo perfecto, sino que se encuentra fragmentada en numerosas placas discretas que se mueven unas respecto de otras. Estas placas están compuestas por litosfera, que es rígida, en el sentido de que es capaz de soportar niveles bajos de esfuerzo diferencial por tiempo indefinido sin llegar a fluir. La litosfera se desplaza sobre la astenosfera, material del manto superior que es capaz de fluir continuamente y que permite el movimiento de las placas litosféricas superpuestas. El límite entre la litosfera y la astenosfera es uno de los mayores y más significativos contrastes de ductilidad.

Corteza

La corteza terrestre constituye la capa más externa de la litosfera. Tiene un espesor medio de 45 Km; su límite inferior que separa corteza y manto se conoce con el nombre de discontinuidad de Mohorovicic; y su límite superior lo constituye la superficie terrestre, lugar donde se encuentra en contacto con las capas fluidas de la Tierra: hidrosfera y atmósfera.

Estructural, composicional y físicamente, puede diferenciarse en corteza continental, corteza oceánica y una corteza con características intermedias que se sitúa en márgenes continentales pasivos (como por ejemplo los existentes en el océano Atlántico), entre los otros dos tipos de corteza.

Corteza continental

La corteza continental se extiende bajo los continentes y sus márgenes y por regiones poco profundas de los océanos. En total ocupa el 45% de la superficie del planeta, constituye alrededor del 0,3% de su masa y está compuesta por materiales de densidad relativamente baja (densidad media = 2,7 gr/cm³). En los continentes su espesor está comprendido entre 25 y 70 km.

En 1925 V. Conrad publicó un estudio sobre el terremoto de Tauern, acaecido en 1923. En este trabajo sugería que la corteza continental estaba formada por dos capas distintas. Ambas capas, superior e inferior, debían estar separadas por una discontinuidad (que fue llamada, en su honor, discontinuidad de Conrad). Algunos sismólogos posteriores denominaron "capa granítica" a la corteza superior porque las velocidades sísmicas observadas eran muy similares a la que presentaban los granitos y "capa basáltica" a la inferior, por la misma razón.

Sin embargo, el rasgo principal de la corteza continental es su heterogeneidad. Desde el punto de vista petrológico hay un gran desorden composicional que no sustenta la idea de dos niveles diferenciados. Así, se ha constatado que los escudos precámbricos están compuestos fundamentalmente por granitos y gneises. En cambio, los márgenes continentales están integrados por sedimentos, provenientes del área continental adyacente; mientras que en las áreas oceánicas la mayor abundancia composicional corresponde a rocas basálticas. Además de esta variación regional, se ha detectado una importante variación vertical.

Para ampliar más la información sobre este tema, véanse los artículos correspondientes a Rocas sedimentarias, Rocas ígneas y Rocas metamórficas.

Actualmente, mejores datos geológicos y sísmicos han logrado una visión más realista, que descarta el modelo tradicionalmente propuesto de una corteza continental estratificada, por lo que, carece de fundamento la existencia de una discontinuidad universal de Conrad. Estudios recientes de distintas zonas de la corteza continental profunda han permitido construir esquemas más veraces, en los que se distinguen tres niveles: un nivel inferior de rocas de quimismo muy variable, con rocas tanto ácidas como básicas; un nivel medio con quimismo ácido a intermedio, que presenta rocas metamórficas de alto grado y rocas plutónicas; y un nivel superior con rocas graníticas, volcánicas y metamórficas.

La corteza continental es mucho más antigua que la oceánica, está integrada por materiales que en ocasiones se remontan 4.000 millones de años atrás. Sin embargo, sufre una constante renovación merced a los ciclos tectónicos (Ciclo de Wilson), el vulcanismo, la erosión y la sedimentación.