Los geólogos han podido ir reconstituyendo la historia de la Tierra partiendo desde hace 4.6 mil millones de años, cuando se inició su formación a partir de un anillo de gas y polvo que giraba alrededor del sol. Ellos dividen el proceso en intervalos de tiempo geológico. Los primeros geólogos pusieron nombres a estos intervalos, basándose sólo en la observación de las rocas formadas durante ellos, pero desconociendo la duración de cada uno. En la medida que se ha acumulado mayor conocimiento, sucesivas generaciones de geólogos, en un esfuerzo por medir la historia de la Tierra, han ido calibrando los tiempos de cada uno de los intervalos, y en la medida que se conoce más han ido cambiando los nombres de algunos, llegando en los tiempos actuales a constituir una verdadera escala geológica. Ello significa medir la historia de la Tierra.

Hoy en día los geólogos miden la historia de la Tierra usando dos escalas: "la cronológica" y "la estratigráfica". En la primera, la historia puede medirse en años. Así por ejemplo, si uno quiere referirse al tiempo que la Reina Victoria gobernó Inglaterra, se especifican los años entre 1837 y 1901. Pero la edad estratigráfica en cambio, se refiere al orden de los acontecimientos, de modo que con el mismo ejemplo, la edad Victoriana sucedió a la era Georgiana, pero precedió a los tiempos Eduardianos. Siguiendo este esquema se ha llegado a originar una serie de intervalos geológicos, como se muestran en la figura 1, correspondiendo éstos a las diversas edades estratificadas. Esta última es la medición más usada del tiempo geológico.

Se puede pensar también en forma más simple, refiriéndose directamente a la fecha de los acontecimientos, como por ejemplo diciendo que los dinosaurios como el Tyrannosaurus rex vivió hace 70 a 65 millones de años, en lugar de decir que vivió al final del período Cretáceo. Pero los geólogos encuentran más práctico y preciso referirse a períodos dándole nombre a los diferentes intervalos. Ello porque las fechas cronológicas requieren de equipos especiales y funcionan sólo con algunos tipos de rocas. Por ejemplo, si se encuentran rocas que contienen fósiles de trilobitos (criaturas marinas que se parecen a las pulgas de la madera), se concluye que estas rocas se formaron en el tiempo que los trilobitos estaban vivos y saludables. Todas las rocas alrededor del mundo que contienen fósiles de trilobitos tienen que haberse formado durante los muchos millones de años en que existieron estas criaturas, no antes que evolucionaran ni tampoco después que se extinguieron. Sin embargo, al mirar a los fósiles más en detalle, se puede observar que hay muchas especies de trilobitos y que unos evolucionaron antes que otros, y algunos también desaparecieron antes que otros. Cualquiera roca que contenga una combinación particular de fósiles tiene que haberse formado en ese intervalo particular de tiempo, cuando vivieron estas criaturas. De modo que un geólogo que puede identificar bien estos fósiles críticos, puede llegar a tener una idea de cuan antigua es la roca.

Pero sobre la base de estos datos los geólogos no pueden dar una edad cronológica. Lo que ellos hacen es encuadrar los intervalos de tiempo, de acuerdo a una secuencia de ellos. A su vez ellos establecen estas secuencias en base a la dinámica de las rocas, decidiendo qué rocas son más viejas y cuáles son más jóvenes, para lo cual deben analizar en detalle los fósiles incrustados en ellas. Esta secuencia es la que se llama la escala estratigráfica, en que se basa la escala del tiempo geológico.


Edades y edades tipos de datos

Los primeros geólogos observaron que las rocas sedimentarias se formaban en capas, donde el viento y el agua iban depositando nuevo material sobre el material antiguo. Estas capas sedimentarias o camas, se llaman estratos. William Smith, un supervisor de canales y depósitos de carbón en el siglo XlX, observó que estas capas o estratos, se formaban en las rocas, con un patrón regular. Tanto Smith como los primeros estratígrafos, se dieron cuenta también que mientras más profundas estaban las rocas en el suelo, más antiguas eran. En el fondo es como apilar los diarios que uno va leyendo cada día, colocando el recién leído sobre el más nuevo, con lo que progresivamente los que van quedando más abajo, van siendo los más viejos (fig. 1).

Pero los estratos geológicos son más complicados que la pila de diarios, no sólo porque no tienen fechas impresas, sino porque además las rocas sedimentarias incluyen quiebres o discontinuidades donde no se forman rocas o éstas han sido erosionadas. Es lo mismo que si faltaran algunos diarios de la pila. Por otra parte, no todos los tipos de roca forman capas. Las rocas ígneas se forman cuando rocas fundidas solidifican, y en estas condiciones si bien pueden formar capas, estas son mucho menos regulares. Las rocas llamadas "metamorfósicas", se forman cuando el calor y la presión del interior de la Tierra llegan a modificar las rocas existentes, de tal manera que de ellas se forman nuevos minerales. También movimientos de las placas de la Tierra pueden inducir a doblar viejas capas sedimentarias bajo capas más nuevas. Pero aún cuando los estratígrafos son capaces de decir la secuencia de los acontecimientos de acuerdo a la misma estratificación, no pueden señalar en cuántos años la roca se formó. Imaginemos de nuevo el alto de diarios, pero sin la fecha inscrita en cada uno de ellos. Si a usted le cae en sus manos otro diario, no va a poder saber en qué parte de la pila debe colocarlo, pero podría al menos tener una aproximación si trata de ordenarlos por los titulares de los mismos diarios.

Del mismo modo los geólogos, para ubicar a las rocas cronológicamente, necesitan pesquisar eventos particulares entre los estratos y tratar de calcular en cuántos años ellos sucedieron. Si pueden hacer esto con varios eventos distintos que sirven de referencia, pueden entonces calibrar la escala del tiempo estratigráfico y estimar así la edad de las rocas que se formaron entre estos dos tiempos separados par estos eventos.

Por otra parte, la mejor herramienta que ellos poseen para conocer la edad de las rocas, son los datos radiométricos (recuadro), una técnica basada en el decaimiento de isótopos radiactivos en la roca. Como los investigadores saben muy bien cuanto tiempo demora un determinado isótopo en decaer, ellos pueden calcular la cantidad que queda en la roca en el tiempo presente, pudiendo de esta manera calcular cuándo ésta se formó. Con estos resultados, se puede calcular la historia del Sistema Solar. Los más antiguos meteoritos se formaron, al mismo tiempo que la Tierra y otros planetas del sistema solar, hace 4.55 mil millones de años. En la Tierra, las rocas más antiguas, en el territorio del noreste de Canadá, tienen casi 4 mil millones de años, y el cristal más antiguo, el mineral zirconeo, tiene casi 4.2 mil millones de años.

Los datos radiométricos constituyen una poderosa tecnología, pero tienen también importantes limitaciones, ya que no pueden dar una información directa en el depósito de rocas sedimentarias. El depósito radioactivo que se determina para encontrar este data debe estar atrapado dentro de la roca, por cristalización de minerales, lo que sucede cuando una roca ígnea se enfría y solidifica. Pero generalmente las rocas sedimentarias no tienen la adecuada calidad de isótopos.

Pero la edad radiométrica en las rocas sedimentarias puede calcularse usando la escala del tiempo estratigráfico. La lava que fluye de un volcán va a ser más joven que las rocas que eructan y más antigua que las rocas sedimentarias que están sobre ella. La lava es una roca ígnea, apropiada para hacer en ella una medición radiométrica, de modo que esta capa pueda señalar una edad cronológica. Y si las capas sedimentarias pueden correlacionarse con otras de la misma edad, en otras partes del mundo, la edad de esa lava puede aplicarse para muchas secuencias de rocas.

En los últimos años, la elección cuidadosa de rocas ígneas y metamórficas útiles para tomar datos radiométricos en épocas significativas de la escala estratigráfica, han dado nuevos e importantes resultados. Un ejemplo es la duración del período Cambriano, un tiempo crucial de hace 500 mil años, cuando al producirse un rápido despertar de la evolución resultó la aparición de las primeras criaturas con conchas. Por muchos años los geólogos pensaron que el período Cambriano duró por lo menos 65 millones de años, aproximadamente desde hace 570 a 505 millones de años, acortándose así su duración estimada a la mitad. De modo que el despertar inicial de la evolución que produjo animales de conchas complejas, debe haber sido aún más rápido y, por lo tanto, más interesante que lo que se pensaba originalmente.


Capa sobre capa principios estratígráfos

Los estratígrafos construyeron la escala del tiempo geológico estudiando y correlacionando estratos de amplias áreas. La tarea ha sido difícil porque la naturaleza no deposita las rocas con el cuidado que se podrían depositar los diarios. Los sedimentos que eventualmente llegan a ser rocas se colectan en las áreas bajas, como es por ejemplo el fondo del mar, mientras que por otra parte, la erosión va gastando montañas, lo cual dificulta la determinación.

Aún dentro del mar las diferentes rocas se forman en diferentes áreas, dependiendo de factores coma la profundidad del agua y la fuerza de las corrientes. Más complicaciones se producen aún por los cambios de los niveles del mar. Esto es evidente en la distribución en que se formaron los pantanos tropicales, que yacen a lo largo de las costas. El nivel del mar se ha elevado durante los períodos de calentamiento de la Tierra, porque en estas circunstancias se derriten los hielos polares, y por el contrario este baja cuando los hielos aumentan. Como resultado de estos procesos, la línea de la costa avanza o retrocede y los pantanos y depósitos de carbón se mueven con ella.

Para formarse una idea de estos depósitos, los geólogos han comparado rocas de diferentes áreas, tratando de entender qué ha sucedido cuando ellas se formaron, como por ejemplo cuando se elevaron las aguas del mar. Esta modificación de la estratigrafía clásica, se llama "secuencia estratigráfica". Ella se usa mucho en la búsqueda de petróleo y gas.

Todos estos factores hacen también que rocas de la misma edad se aprecien bastante diferentes en distintas partes del mundo, dependiendo que el lugar donde se formaron sea tierra, mar, un lago tranquilo o ríos torrentosos. Pero los estratígrafos son capaces de entenderse muy bien con estas variaciones. Equipos de geólogos comparan secuencias de rocas de la misma edad en diferentes partes del mundo y seleccionan aquellas que están más completas y que tengan más detalles en las capas y también posean los fósiles más útiles que ayuden a la detección. Éstas pasan a ser la sección tipo, que define esta frontera particular. Otras fronteras, a tiempos diferentes, tienen su propio tipo de sección, escogidos donde las rocas tienen los mayores tipos de detalles útiles para la información. Todas las otras rocas de alrededor de la misma edad, se comparan con este padrón para determinar su edad estratigráfica. Pero la exactitud de este método depende de la exactitud de correlacionar rocas que se formaron exactamente al mismo tiempo.

Para establecer correlaciones en todo el mundo, los estratígrafos necesitan también encontrar marcadores que ellos sepan que se formaron en el mismo tiempo y que pueden reconocerse en extensas áreas. El ideal es poder reconocer material que se haya esparcido por todo el globo terráqueo en un determinado instante geológico. El único ejemplo de esto es la capa de polvo de iridium, que se depositó después de un choque de un asteroide al final del período Cretáceo, hace 65 millones de años, dejando en esta forma una firma química. Otro ejemplo es la que sucedió hace 454 millones de años, cuando una erupción volcánica, producida a lo largo de lo que hoy se conoce como la "Costa Carolina", arrojó miles de kilómetros cúbicos de ceniza a la atmósfera. Hoy pueden comprobarse estos depósitos en lugares tan alejados coma Minnessota (a 2000 kilómetros de distancia) donde forman una capa de 10 centímetros de grosor.

Afortunadamente para nosotros estos desastres son raros. Pero también los estratígrafos usan otros marcadores que se encuentran ampliamente distribuidos: "los fósiles". El "índice fósil" ideal es uno que sea común y que haya evolucionado rápidamente. Tal es el caso de trilobitos del período Cambriano. Para períodos más tardíos, los estratígrafos usan muchos otros diferentes fósiles, que también han evolucionado rápidamente, como los amonitos, que durante el período Jurásico desarrollaron muchas sub variaciones en las estructuras de sus conchas.


Eons, épocas y edades

Las épocas jerárquicas

Los intervalos de las escalas de tiempo estratigráficos no se han alterado significativamente desde que los geólogos les dieron los primitivos nombres, porque muchas de las líneas divisorias marcan tiempos de grandes cambios a través de la superficie de la Tierra. Los geólogos de aquellos tiempos escogieron los fósiles que indicaban las primeras evidencias de vida en la Tierra, para sobre la base de ellos denominar el comienzo del período Cambriano. A su vez, ellos denominaron al período anterior "Precambriano". Más tarde los geólogos encontraron signos de vida aún más primitivos, consistentes en fósiles con pequeñas conchas y algunos con cuerpos blandos. Los límites del Precarnbriano-Cambriano se dejó en el mismo lugar en la escala del tiempo, pero ahora se define con la aparición de animales de concha dura.

La frontera entre el Precambriano-Cambriano es la más amplia división de la jerarquía geológica, como se muestra en la figura 2. La jerarquía divide el tiempo geológico en anchos intervalos, que a su vez pueden subdividirse en pequeños y más pequeños. Las mayores divisiones se llaman "eones": los primeros dos mil millones de años de la historia de la Tierra generalmente se llaman Archean eon. Su término se coloca en los 2.5 mil millones de años atrás, cuando la superficie de la Tierra tomó las características modernas de las placas tectónicas. La primera parte del Archean eon (y de la historia de nuestro planeta), fueron los tiempos Hadean, cuando la Tierra estaba aún demasiado caliente como para que existiera una placa sólida estable. El período Proteozoico se extiende desde hace 2.5 mil millones de años, hasta que aparecieron los animales de concha dura. El tiempo Precambriano incluye ambos, el Archean y el Proteozoico Eon. Los siguientes 500 mil años es el Fanerozoico eon, que se divide en una mayor cantidad de detalles, ya que los geólogos ahora saben más acerca de ellos que lo que conocían respecto a los primitivos eons.

El Fanerozoico eon está constituido por tres áreas: la era Paleozoica o "vida primitiva", la era Mesozoica o "vida media" y la era Cenozoica o "vida reciente". Los primeros geólogos hicieron esta división basándose en los cambios que vieron en los fósiles. Ahora, sin embargo, nosotros sabemos que las líneas divisorias marcan dos ocasiones en que un gran número de especies desapareciera en un instante geológico. La peor extinción masiva de la que se guarden antecedentes geológicos vino al final de la era Paleozoica. Las víctimas fueron algunos reptiles y una cantidad de animales marinos que dejaron una abundante cantidad de fósiles. Pero la extinción masiva, que terminó con los dinosaurios que habían evolucionado hasta dominar el planeta, ocurrió en la era Mesozoica, a menudo llamada la edad de los reptiles. Un asteroide impactó la Tierra, produciendo la extinción masiva que puso fin a la era Mesozoica, hace más o menos 65 millones de años. Los mamíferos que sobrevivieron no eran más grandes que un gato, pero, desde comienzo de la era Cenozoica (la era de los mamíferos), rápidamente evolucionaron hasta la gran variedad que ahora conocemos.

A su vez, las eras se dividen en períodos, que la mayor parte de las veces se nomina de acuerdo a rocas características o por las áreas geográficas que se descubrieron. Así por ejemplo, en 1835 el geólogo inglés Adam Sedgwich y Roderick Murchiso, describieron separadamente rocas Cambrianas y Silurianas, con fósiles de Wales diferentes y característicos. De allí los nombres de estos dos períodos (Cambria es el nombre romano de Wales, y los Silures eran una antigua tribu de Walsh). En la medida que continuaron explorando, Segdwich y Murchson, expandieron sus períodos incluyendo en ello las mismas rocas, lo que produjo una agria discusión que sólo fue resuelta con la solución salomónica de agregar entre ellas un tercer período, incluyendo allí las rocas disputadas. Este se llamó el período Ordoviciano, después de Ordovices, la última tribu de Welsh que se sometió a los romanos.

Los períodos duran por decenas de millones de años, de modo que los geólogos los dividen en períodos más pequeños, llamados Épocas, y a éstas las dividen en edades. La mayor parte de estas subdivisiones son importantes sólo para los especialistas, excepto en el área Cenozoica, donde los nombres de las épocas son más ampliamente usados por la mejor resolución de los datos que se obtienen de las rocas más jóvenes. En los tiempos presentes, las épocas son más cortas, lo que refleja el mayor conocimiento de los acontecimientos más recientes. Así la "época Holocene" se extiende sólo por 10.000 años, que es el tiempo que duró el gran derretimiento de los hielos en Europa y Norteamérica. Antes de esto, la época pleistocena comprende una serie de períodos de intervalos interglaciales, que duraron dos millones de años, hasta los tiempos Holocénicos.


Redefiniendo por métodos modernos

La estratigrafía clásica, usando modernas correlaciones y métodos de determinación, ha llegado a ser una herramienta útil para la exploración de petróleo y gas. Una técnica especialmente poderosa es la magnetoestratigrafía, basada en la percepción de los cambios del débil campo magnético ejercido por algunas rocas. El magnetismo remanente de una roca muestra la dirección del campo magnético de la Tierra en el momento en que se formó la roca. A intervalos regulares y a un promedio de cada 500 mil años durante la era Cenozoica, los polos norte y sur de la Tierra cambiaron de posición. Los períodos de magnetismo normal y revertido han variado en su duración y por esto forman un patern distinto para correlacionarlo con la secuencia de rocas alrededor del mundo, tanto del mar como de la Tierra. Ésta es la que se llama "escala magnetoestratificada". Es como calcular la edad de la madera en base al ancho de las anillas que se forman en ella cada año. Un puro anillo de un árbol no es útil, pero si la secuencia de ellos, que da el patern característico. Y porque muchas de las rocas magnetizadas son ígneas, esta escala puede calibrarse directamente con los datos radiométricos.

Las rocas a menudo contienen información que puede revelar cuándo se formaron, pero muy pocas dan información de cuán rápidamente ellas se formaron. Con toda hay algunas importantes excepciones. Es así como el depósito de material en el fondo de lagos quietos, puede variar estacionalmente, dejando capas visibles que muestran ciclos anuales de depósito con interrupciones de inviernos congelados de la superficie a por estaciones secas. Depósitos en lagos glaciales muestran secuencias de depósitos gruesos y finos ocurridos durante el invierno y verano respectivamente. Algunas rocas contienen miles de estas capas anuales, por lo que constituyen verdaderos tesoros para los científicos interesados en los cambios climáticos del pasado.

En el otro extremo cronológico, hay capas gruesas depositadas muy rápidamente por algún evento catastrófico, como por ejemplo una erupción volcánica, un tsunami a deslizamientos submarinos o de superficie. Muchos de estos sucesos inusuales son también de importancia geológica. Cuando alguna hendidura submarina se colapsa, pueden preservar comunidades no usuales, como de animales Cambrianos de cuerpos blandos, como los que se han preservado en el Burgess Shale de Canadá.

En la medida que los instrumentos útiles para fijar fechas van mejorando, los geólogos continúan redefiniendo las escalas geológicas en el tiempo. Mientras la mayor parte de los ajustes que se van produciendo son menores, con todo algunos de ellos tienen implicancias importantes. Así por ejemplo, el encogimiento del Cambriano, plantea nuevas preguntas acerca de como los animales se las arreglaron para evolucionar en tanta diversidad en tan poco tiempo.

Por otra parte, otras investigaciones plantean otras nuevas preguntas que, para su respuesta, requieren mejorar los datos de la medición del tiempo, especialmente de mejores correlaciones de depósitos provenientes de diferentes áreas. Uno de los problemas más candentes es el tiempo en que ocurrieron las extinciones masivas al final del Permiano. Las investigaciones parecen indicar que ha habido dos picos de extinciones, separados por unos pocos millones de años. Muchas preguntas aún quedan para tipificar los misterios detrás de las grandes extinciones de todos los tiempos (New Scientist. Mayo 20. 1995).*