Historia de la Tierra: origen, edad (4.560 millones de años) y evolución

Tierra Arcaica

A principios del Arcaico, el flujo de calor de la Tierra era casi tres veces mayor que el actual, y seguía siendo el doble del nivel actual a principios del Proterozoico. Por tanto, las placas y la actividad volcánica eran considerablemente más activas que en la actualidad; la corteza terrestre no sólo era más delgada que la actual, sino que probablemente estaba dividida en muchas más placas tectónicas, con numerosos puntos calientes, valles de fisura y fallas de transformación. La existencia de la tectónica de placas en esta época es discutida: es un área activa de investigación moderna.^p297-302

No hubo grandes continentes hasta el final del Arcaico; la norma eran los pequeños protocontinentes, a los que el elevado ritmo de actividad geológica impedía unirse en unidades mayores. Estos protocontinentes félsicos se formaron probablemente en puntos calientes y no en zonas de subducción, a partir de diversas fuentes: magma máfico que fundió rocas más félsicas, fusión parcial de rocas máficas y de la alteración metamórfica de rocas sedimentarias félsicas. ^p297-301

Al parecer, la atmósfera arcaica carecía de oxígeno libre. Las temperaturas parecen haber estado cerca de los niveles modernos, aunque los astrónomos creen que el sol era un tercio más débil. Se cree que esto refleja una mayor cantidad de gases de efecto invernadero que en épocas posteriores de la historia de la Tierra.

Geología arcaica

Las formaciones rocosas más antiguas expuestas en la superficie de la Tierra son del Arcaico o ligeramente más antiguas. Se conocen rocas del Arcaico en Groenlandia, el Escudo Canadiense, el oeste de Australia y el sur de África. Aunque los primeros continentes se formaron durante este eón, las rocas de esta edad sólo constituyen el 7% de las actuales cratones del mundo; incluso teniendo en cuenta la erosión y la destrucción de las formaciones pasadas, las pruebas sugieren que sólo entre el 5 y el 40% de la actual corteza continental se formó durante el Arcaico. ^p301

A diferencia del Proterozoico, las rocas del Arcaico suelen ser sedimentos de aguas profundas muy metamorfoseados, como grauvacas, fangos, sedimentos volcánicos y formaciones de hierro en banda. Los cinturones de piedra verde son formaciones típicas del Arcaico, que consisten en la alternancia de rocas metamórficas de alto y bajo grado. Las rocas de alto grado proceden de arcos volcánicos insulares, mientras que las rocas metamórficas de bajo grado representan sedimentos de las profundidades marinas erosionados desde los arcos insulares vecinos y depositados en una cuenca de antepaís. En resumen, los cinturones de piedra verde representan protocontinentes suturados. ^p302-3

La vida arcaica

En todo el Arcaico se encuentran fósiles de mantos de cianobacterias (estromatolitos), que son especialmente comunes en las últimas etapas del eón, mientras que en los lechos de cuarzo se conocen otros probables fósiles bacterianos.^p307 Además de las bacterias, también se han identificado microfósiles de arqueas extremófilas.

No se conocen fósiles de eucariotas.^{p306, 323} Todavía no existen pruebas fósiles de los virus.

El registro proterozoico

El registro geológico del Proterozoico es mucho mejor que el del Arcaico precedente. A diferencia de los depósitos de aguas profundas del Arcaico, el Proterozoico presenta muchos estratos que se depositaron en mares epicontinentales extensos y poco profundos; además, muchas de estas rocas están menos metamorfoseadas que las de la era Arcaica y, de hecho, muchas están inalteradas.^p315 El estudio de estas rocas muestra que el eón presentó una rápida acreción continental (única en el Proterozoico), ciclos de supercontinentes y una actividad orogénica totalmente moderna. ^{p315/8; 329/32}

Las primeras glaciaciones conocidas se produjeron durante el Proterozoico. Una edad de hielo comenzó poco después del inicio del eón. Durante el Neoproterozoico se produjeron al menos cuatro, cuyo punto culminante fue la "Tierra Bola de Nieve" de la glaciación Varangiana. ^{p320; 325}

La acumulación de oxígeno

El Gran Evento de Oxigenación fue uno de los más importantes del Proterozoico. Aunque no cabe duda de que el oxígeno fue liberado por la fotosíntesis ya en el Arcaico, no pudo acumularse en un grado significativo hasta que se llenaron los sumideros químicos -el azufre y el hierro no oxidados-; hasta hace aproximadamente 2.300 millones de años, el oxígeno era probablemente sólo del 1 al 2% de su nivel actual.(Stanley, 323) Las formaciones de hierro en banda, que proporcionan la mayor parte del mineral de hierro del mundo, fueron también un destacado sumidero químico; la mayor parte de la acumulación cesó después de hace 1.900 millones de años, ya sea debido a un aumento del oxígeno o a una mezcla más completa de la columna de agua oceánica. ^p324

Los lechos rojos, coloreados por la hematites, indican un aumento del oxígeno atmosférico después de hace 2.000 millones de años; no se encuentran en rocas más antiguas.(Stanley, 324) La acumulación de oxígeno se debió probablemente a dos factores: un llenado de los sumideros químicos y un aumento del enterramiento de carbono, que almacenó compuestos orgánicos que de otro modo habrían sido oxidados por la atmósfera. ^p325

La vida proterozoica

El primer avance de la vida unicelular y pluricelular coincide aproximadamente con la acumulación de oxígeno; esto puede haberse debido a un aumento de los nitratos oxidados que utilizan los eucariotas, a diferencia de las cianobacterias.(Stanley, 325) También fue durante el Proterozoico cuando evolucionó la primera relación simbiótica entre las mitocondrias (para los animales y protistas) y los cloroplastos (para las plantas) y sus huéspedes. ^p321-2

Los eucariotas, como las acritarcas, florecieron, al igual que las cianobacterias; de hecho, los estromatolitos alcanzaron su mayor abundancia y diversidad durante el Proterozoico, alcanzando un máximo hace aproximadamente 1.200 millones de años. ^321-3

Clásicamente, el límite entre el Proterozoico y el Paleozoico se fijaba en la base del Cámbrico, cuando aparecieron los primeros fósiles de animales conocidos como trilobites. En la segunda mitad del siglo XX se han encontrado varias formas fósiles en rocas del Proterozoico, pero el límite del Proterozoico se ha mantenido fijo en la base del Cámbrico, actualmente situado en 542 Ma.

Paleozoico

El Paleozoico abarca desde la primera aparición de fósiles abundantes de cáscara dura hasta el momento en que los continentes empezaron a estar dominados por reptiles grandes y relativamente sofisticados y plantas relativamente modernas.

El límite superior (el más joven) se establece en un importante evento de extinción de 250 millones de años después, conocido como el evento de extinción del Pérmico-Triásico. La práctica moderna establece el límite más antiguo en la primera aparición de un fósil traza distintivo llamado Phycodes pedum.

Geológicamente, el Paleozoico comienza poco después de la ruptura de un supercontinente llamado Rodinia y al final de una edad de hielo global (Tierra Bola de Nieve). A lo largo del Paleozoico temprano, la masa terrestre se dividió en un número considerable de continentes relativamente pequeños. Hacia el final de la era, los continentes se reunieron en un supercontinente llamado Pangea, que incluía la mayor parte de la superficie terrestre de la Tierra.

Al principio de la era, la vida se limitaba a las bacterias, las algas, las esponjas y una variedad de formas algo enigmáticas conocidas colectivamente como la fauna ediacarana. Al principio de la era apareció un gran número de planes corporales casi simultáneamente, un fenómeno conocido como la Explosión Cámbrica.

Hay algunas pruebas de que la vida simple puede haber invadido ya la tierra al principio del Paleozoico, pero las plantas y los animales sustanciales no llegaron a la tierra hasta el Silúrico y no prosperaron hasta el Devónico. Aunque se conocen vertebrados primitivos cerca del inicio del Paleozoico, las formas animales estuvieron dominadas por los invertebrados hasta mediados del Paleozoico. Las poblaciones de peces explotaron en el Devónico. Durante el Paleozoico tardío, grandes bosques de plantas primitivas prosperaron en tierra formando los grandes yacimientos de carbón de Europa y el este de Norteamérica. Al final de la era, se desarrollaron los primeros reptiles grandes y sofisticados y las primeras plantas modernas (coníferas).

Mesozoico

El Mesozoico abarca la época en la que la vida estaba dominada por grandes y sofisticados reptiles. El límite inferior (más antiguo) se establece en el evento de extinción P/Tr. El límite superior (más joven) se establece en el evento de extinción K/T.

Desde el punto de vista geológico, el Mesozoico comienza con casi toda la tierra reunida en un supercontinente llamado Pangea. Durante la era, Pangea se dividió en el continente del norte, Laurasia, y el continente del sur, Gondwana. A continuación, Laurasia se dividió en América del Norte y Eurasia. Gondwana se dividió progresivamente en continentes: América del Sur, África, Madagascar, India, Australia y la Antártida.

El Mesozoico se conoce como la Era de los Dinosaurios. En ella se desarrollaron también las primeras aves y mamíferos y, más tarde, las plantas con flores (angiospermas). Al final del Mesozoico, todos los principales planes corporales de la vida moderna ya existían, aunque en algunos casos -sobre todo los mamíferos- las formas que existían al final del Cretácico eran relativamente primitivas.

Cenozoico

El Cenozoico es la era de los mamíferos. Durante el Cenozoico, los mamíferos pasaron de ser unas pocas formas pequeñas, simples y generalizadas a una colección diversa de animales terrestres, marinos y voladores. Las plantas con flores y las aves también evolucionaron sustancialmente en el Cenozoico.

Geológicamente, el Cenozoico es la era en la que los continentes se desplazaron a sus posiciones actuales. África y Australasia se separaron de Gondwana para desplazarse hacia el norte, y la India colisionó con el sudeste asiático; la Antártida se desplazó a su posición actual sobre el Polo Sur; el océano Atlántico se ensanchó y, a finales de la era, Sudamérica se unió a Norteamérica.