Continentes a la deriva

La física puso en movimiento a la Tierra alrededor del Sol. La geología nos dio el tiempo profundo, capaz de crear montañas de llanuras y transformar cordilleras en planicies por la erosión. La biología desterró la idea de especies constantes y nos reveló paisajes del pasado radicalmente diferentes. Pero se necesitarían las tres, física, geología y biología, para mover lo único inmóvil que quedaba: los continentes. La revolución científica de la tectónica de placas y la deriva continental fue la primera vez que se recurrió al Big Data y el inicio de una nueva forma de hacer ciencia en el siglo XXI.

Nuestra historia comienza con los años posteriores a la publicación de El Origen de las Especies. Las Islas Galápagos demostraban el poder explicativo cómo se podían producir especies nuevas gracias a las migraciones y a la exposición de los organismos a nuevos ambientes. Entender por qué las plantas y los animales se distribuían sobre el globo como lo hacían comenzó poco a poco a volverse la piedra angular de la historia natural. La teoría de la evolución mediante selección natural sugería que las especies surgían en un centro de origen del cual se dispersaban; conforme se iban dispersando las poblaciones hacia afuera del centro de origen, los individuos se enfrentaban a condiciones ambientales diferentes que hacían a la selección natural operar sobre su descendencia. De ese modo, si uno encontraba una especie en un punto determinado y un pariente de esta especie en otro, en el espacio entre ellas sería posible encontrar especies intermedias, ya fuera vivas o fósiles de las ya extintas.

Mundos perdidos

En 1864, el abogado, zoólogo y biogeógrafo inglés Philip Sclater (1829-1913) observó la distribución de los lémures y sus fósiles. Menos de cinco años atrás, El Origen de las Especies había dado al siglo XIX la teoría de la evolución mediante selección natural y Sclater buscaba explicar el origen de estos primates usando este nuevo modelo. Sclater observó que había primates lemúridos tanto en la isla de Madagascar, en África, como en la India, en Asia, pero no había evidencias, ni siquiera fósiles, de lemúridos en el camino entre Madagascar y la India. Sclater explicó este fenómeno mediante la existencia de un antiguo continente que servía como un puente de tierra entre Madagascar y la India. Este continente, al que denominó Lemuria, se habría sumergido debido a la acción de terremotos e inundaciones. La evolución darwiniana tenía como bases la geología del naturalista inglés Charles Lyell (1797-1875): continentes fijos con el potencial de sumergirse o emerger a causa de los terremotos o los volcanes. A la luz de la evolución era necesario entender por qué había faunas tan similares en lugares tan distantes. El registro fósil de Brasil y el de la costa oeste de África habían demostrado ser similares, pero no había manera de explicar el origen de dicha similitud.

El zoólogo pruso-brasileño Hermann Friedrich Albert von Ihering (1850-1930) propuso la hipótesis de que hace mucho tiempo existió una conexión entre América del Sur y África que permitía comunicar las faunas de ambas regiones, conexión que se conoció como el continente de Archhelenis; según esta hipótesis, Archhelenis permitía el paso de floras y faunas entre estos dos continentes durante el Paleozoico y el Mesozoico, hasta que desapareció hacia finales del Eoceno, generando que las floras y faunas comenzaran a evolucionar siguiendo caminos diferentes. Por otro lado, antes del Cenozoico no era posible encontrar semejanzas en el registro fósil, o no tan grandes, entre América del Norte y América del Sur. Esto hizo pensar que hasta inicios del Pleistoceno, ambos continentes estaban separados por un mar, lo que explicaba la abundancia de fósiles de animales marinos en México y Centroamérica. La teoría del continente Archhelenis no fue tan aceptada al principio, pero se robusteció cuando en 1910 el zoólogo pruso-estadunidense Arnold Edward Ortmann (1863-1927) la utilizó para explicar la similitud entre los depósitos terrestres y los marinos a los dos lados del Atlántico.

El libro El piso océanico del oceanógrafo sueco Hans Pettersson (1888-1966) detalla la contienda entre la idea de los puentes de tierra y la deriva continental en el año 1954. Los biogeógrafos, personas que estudiaban la distribución de los seres vivos, y los paleontólogos argumentaban que a lo largo de las eras geológicas los continentes se habían sumergido a causa de las glaciaciones y la disposición de los océanos cambiaba conforme los continentes se movían verticalmente. Por ejemplo, se pensaba que, durante el Mesozoico, cuando los dinosaurios eran la fauna dominante del planeta, América del Sur y África estaban conectados por un puente de tierra al que denominaron Archhelenis. Se creía que no todo Suramérica estaba emergido, y había partes inundadas por el Océano Tetis, lo que explicaba los fósiles marinos en la región. Archhelenis correspondía al lecho marino que ahora ocupa el Atlántico Sur y las porciones continentales se denominaban como Archibrasil y Archafrica. El Amazonas era imaginado como un profundo mar que conectaba Tetis con Nereis, que son los océanos Índico y Antártico. El mar del Amazonas bañaba las costas de Archiplata, que correspondería a toda la porción de tierra que se encuentra al oeste de los Andes (Chile, Perú, Ecuador y Colombia) y una isla al norte, Archiguyana, que incluía partes del Caribe, las Guayanas y Venezuela.

Como Pettersson describió, el problema de estos puentes de tierra era que no existía evidencia geográfica de su existencia salvo la distribución de fósiles. Si uno imaginaba que los océanos se desecaban a la mitad de su contenido, la geografía de las cuencas oceánicas no reflejaba tales continentes perdidos. Por ejemplo, si se pensaba que en el Mesozoico lo que hoy es el Atlántico antes estaba ocupado por tres continentes, Archiboreis en el norte (Canadá, la costa de Nueva Inglaterra en Estados Unidos, Groenlandia y Rusia), Archatlantis (el Caribe, la costa norte de África y España) y Archhelenis, la fisiografía del lecho oceánico del Atlántico no permitía encontrar estos puentes sumergidos. Había incluso evidencia en contra de estos puentes, pues justo al medio del océano se encontraba la Dorsal Mesoatlántica, una cordillera que corre desde Islandia hasta el océano Antártico.

Armando el rompecabezas de Pangea

Así como la primera revolución científica puso el mundo en movimiento alrededor del Sol, en ese ton, el meteorólogo y geofísico alemán Alfred Wegener (1880-1930) en 1912 puso en movimiento lo único fijo que quedaba en el mundo: los continentes. Tras haber analizado evidencias fósiles, geológicas y cartográficas, Wegener supuso que debajo de los continentes la capa de roca era menos densa, de modo que los continentes podían deslizarse sobre ella. Sin embargo, la fricción requería de una fuerza impulsora que no parecía existir en la Tierra. La principal oposición vino de los paleontólogos y oceanógrafos en las décadas siguientes, quienes defendían la existencia de los continentes sumergidos como las explicaciones más plausibles. Pettersson escribió en su libro sobre este debate: «Desde estar en boga en los veintes, el criticismo adverso ha sido de tal proporción que muy pocos científicos prominentes de nuestra época escéptica siguen siendo fieles “Wegerianos” […]. Por un lado, los movimientos de los continentes o partes de los continentes en dirección vertical son generalmente admitidos como posibles (…). Pero los movimientos horizontales de gran magnitud son generalmente desacreditados».

La teoría de la deriva continental de Wegener tardaría en encontrar cabida en la ciencia del siglo XX. Alfred Wegener dedicó buena parte de su vida a entender el porqué de las similitudes continentales. Los primeros vestigios de sus ideas se encuentran en 1912 en una conferencia convocada por la Unión Geológica de Frankfurt, que se tituló «La formación de las grandes estructuras de la corteza terrestre (continentes y océanos) con bases fisiográficas», donde postulaba un origen diferente para los continentes al que se tenía aceptado en aquel entonces. Entre 1912 y 1913, Wegener viajó a Groenlandia, donde continuó con sus trabajos de meteorología hasta que se vieron interrumpidos cuando fue reclutado para la actividad militar al dar inicio la Primera Guerra Mundial. En 1915 se dio de baja debido a que había sido herido dos veces, con un periodo de convalecencia durante el cual profundizó en sus trabajos de 1912. De ahí surgió el clásico literario de la geología Die Entstehung der Kontinente und Ozeane, «El origen de los continentes y océanos». 

Algunas de las evidencias que Wegener utilizó para dar sustento a su hipótesis fueron, además de las coincidencias en las costas, la similitud en las capas de rocas que componen la cuenca del Paraná en Brasil y la cuenca del Karoo en Sudáfrica, que coinciden desde el Paleozoico Superior hasta el Mesozoico; los depósitos similares que había de carbón y evaporitas que era posible encontrar en los continentes del norte que antes se encontrarían cerca del ecuador, mientras que era posible observar yacimientos glaciares en India, Australia, Sudamérica y el sur de África, que antes se encontrarían más cerca del polo; las similitudes fósiles que se encontraban en los continentes del sur, como era la distribución de Lystrosaurus, un reptil parecido a los mamíferos que vivó en el Triásico, Mesosaurus, un ancestro de los cocodrilos, que vivió en el Pérmico, o el helecho Glossopteris, que se ha encontrado en todos los continentes del sur. 

En 1927, el geólogo sudafricano Alexander Logie du Toit (1878-1948) publicó Una Comparación Geológica de Sudamérica con Sudáfrica, donde reportó sus descubrimientos sobre las similitudes estratigráficas y radioisotópicas que existían entre estos dos continentes, que incluyeron observaciones en Argentina, Paraguay, Brasil y Sudáfrica. Diez años después, en su obra Nuestros Continentes Errantes, elaboró más la idea de las similitudes entre estas dos regiones del planeta y confirmó con más evidencias la hipótesis de Wegener. Fue du Toit quien propuso la existencia de dos supercontinentes originales: Laurasia en el norte y Gondwanalandia (o Gondwana) en el sur, separados por el Océano de Tetis. Wegener, por el contrario, había propuesto solamente un continente, Pangea, rodeado por un solo mar, Panthalasa. Gonwanalandia, sin embargo, no fue un concepto inventado por du Toit. Eduard Suess (1831-1914), geólogo austriaco, buscó explicar el hecho de que el helecho fósil Glossopteris se encontrara en Sudamérica, África e India. Para Suess estos tres continentes estuvieron conectados por puentes de tierra, formando un único supercontinente al que denominó Gondwanalandia.

Y sin embargo, se mueve

El geólogo británico Arthur Holmes (1890-1965) revisó las evidencias de Wegener y du Toit, lo que lo llevó a concluir que la deriva continental era una explicación viable para entender la dinámica de la corteza terrestre, aunque carecía de una explicación para mover los continentes. En 1944 publicó una explicación en el último capítulo de su libro Principles of Physical Geology: 

1. la Tierra es más caliente en el centro que en la superficie, debido al incremento de presión;
2. la gran temperatura causaría que las capas entre el núcleo y la corteza fueran líquidas, disminuyendo su viscosidad conforme se enfrían hacia la superficie;
3. esto generara corrientes de convección que ascienden desde el incandescente núcleo hacia el las capas superiores de la Tierra;
4. al llegar a la corteza, las corrientes se separan en direcciones opuestas, empujando la corteza con ellas;
5. el movimiento de las corrientes separaba los bloques de masa continental junto al lecho oceánico sobre el que descansaban. Con el paso del tiempo, la masa continental se adelgaza conforme se estira y termina por formarse una hendidura en el continente;
6. si estas corrientes regresaban hacia el centro de la Tierra, se convertía en una zona de compresión; las zonas de compresión se profundizan y sumergen el lecho oceánico nuevamente en el magma, generando pliegues en los márgenes de los fragmentos de corteza, produciendo montañas y cuencas.

Al tener un modelo (la de las corrientes convectivas de Holmes) y evidencia geológica que apuntaban a una deriva continental, las críticas comenzaron a atenuarse. Una de las principales objeciones de esta segunda mitad del siglo XX fue que al juntar los continentes no se obtenía un ajuste exacto: había superposiciones y vacíos. Sin embargo, mientras Wegener trataba de alinear a las costas, Du Toit alineaba los márgenes de la plataforma continental, que suele ser una plataforma propia del continente invadida por el mar.

La Segunda Guerra Mundial generó la necesidad de explorar el fondo oceánico mediante técnicas de sonar. Anteriormente, la topografía marina era estudiada tirando una pesa hasta que tocara el fondo y midiendo la distancia de la cuerda: el sonar hacía las cosas más fáciles y menos costosas. A partir de 1945 los océanos Atlántico, Índico y Pacífico habían sido cartografiados y se conocían los principales rasgos de la topografía marina. Una de esas características sobresalientes eran largas cordilleras oceánicas, con grandes elevaciones, que se encontraban en el centro de los océanos. La cartografía del lecho no daba sitio a los puentes de tierra esperados.

Entre 1940 y 1950 el oceanógrafo estadunidense William Maurice Ewing (1906-1974) lideró expediciones para cartografiar la Dorsal Mesoatlántica, dorsal que emerge a la superficie en el país de Islandia. Dicha estructura orográfica se caracteriza por una gran actividad volcánica y sísmica. Maurice Ewing fundó en 1949 el Observatorio Geológico Lamont, en Nueva York, que se consolidaría como uno de los institutos de investigación más innovadores en el campo de Ciencias de la Tierra. Aquí fue donde, en 1953, una de las pocas mujeres en el campo hizo un descubrimiento que cambiaría la forma de concebir al lecho oceánico.

Marie Tharp (1920-2006) fue una geóloga estadunidense que, como muchas otras mujeres de la época, vio en la Segunda Guerra Mundial la oportunidad de encontrar un sitio para ella en un mundo sexista. Las mujeres en la ciencia forjaban su ascenso si eran capaces de procesar y dibujar los resultados que los hombres producían durante sus investigaciones. Gracias a estas habilidades, Tharp logró entrar al Observatorio Geológico Lamont como una interna.

Doc Ewing, como era llamado, había fundado el instituto con la intención de sacar a la geología de los museos y las oficinas. La hipótesis de Wegener, propuesta en la década de 1910, seguía flotando en las mentes de los geólogos. Aunque había evidencias en los continentes, la respuesta debía hallarse en el fondo oceánico. Y así, el Observatorio Geológico Lamont se embarcó, literalmente, para colectar medidas de sonar. En tierra, Marie Tharp y su supervisor, el geólogo Bruce Heezen, tomaban los datos colectados y los mapeaban. Heezen tomaba los datos del sonar y Tharp calculaba lo que las mediciones indicaban sobre la cartografía del fondo marino. Poco a poco, la Dorsal Mesoatlántica aparecía en el mapa de Tharp. La cordillera parecía estar dividida por un amplio valle, como si las montañas estuvieran separándose. Cuando Tharp le mostró el mapa a Heezen, el geólogo sugirió que los cálculos estaban erróneos, reflejando demasiado la idea de la deriva continental. Tharp cuenta en un ensayo sobre el Observatorio Geológico Lamont publicado en 1999 que Heezen desacreditó las primeras calculaciones como “plática de niñas”. Un año fue lo que le tomó a Heezen aceptar que en efecto la cordillera estaba separada por un valle, como si nueva corteza oceánica estuviera naciendo en el fondo.

Una década después, el geólogo estadunidense Harry Hammond Hess (1906-1969) comenzó a ponderar todos los datos proporcionados por la cartografía oceanográfica y retomó la idea de Wegener y Du Toit. Hess propuso un modelo para explicar el movimiento de los continentes en un artículo publicado en 1962 titulado como History of Ocean Basins (Historia de las cuencas oceánicas), donde declaró haber escrito un «ensayo de geopoético». El modelo proponía un manto donde ocurrían corrientes de convección, sugeridas por Holmes treinta años atrás, que emergían a través de las dorsales oceánicas; el magma emergido se solidificaba y expandía la separación de la hendidura, produciendo nuevo suelo oceánico. Este derrame continuo de magma genera que el frente de la placa se sumerja en el borde de la placa adyacente, dando más materia al manto para que la combustión alimentara las corrientes de convecciones. Las placas continentales, posteriormente, se fragmentarían y moverían los continentes.

En 1961, Robert Dietz (1914-1995) había propuesto una teoría semejante a la de Hess, a la que bautizó como expansión del lecho oceánico, sin embargo, fue el trabajo de Hess el que tuvo mayor impacto. En el trabajo de Dietz, sin embargo, se encuentran los términos modernos de la teoría de la tectónica de placas: a la corteza terrestre le denominó litósfera, mientras que la parte superior del manto donde ocurrían las corrientes convectivas la denominó astenósfera.

En 1965, los geólogos Bullard, Everett y Smith abordaron el problema con más detalle: la era de las computadoras iniciaba y los modelos geométricos podían hacerse más precisos. Mientras que el modelo de Wegener dejaba huecos de 1600 Km de longitud, los de computadora hablaban de huecos 50 Km más pequeños con áreas sin resolver. México y Centroamérica eran sin duda las partes más complicadas del mapa producto de la falta de conocimiento sobre la geología mexicana y centroamericana en aquel entonces. El mecanismo, sin embargo, aún no se comprobaba.

En las décadas siguientes se realizaron predicciones con el modelo que resultaron exitosas. Una de las más interesantes fue confirmada por Tuzo Wilson (1908-1993), un geofísico de Canadá, que predijo que de ser cierta la hipótesis de la tectónica de placas, las islas volcánicas más cercanas a la Dorsal Mesoatlántica serían más jóvenes que las islas volcánicas más lejanas y cercanas al continente. La isla de Ascensión, cercana a la dorsal, data de hace un millón de años, la isla de Santa Elena, 20 millones, y las cercanas a Guinea Ecuatorial, Bioko, y la isla Príncipe, la más pequeña del país de Santo Tomé y Príncipe, tienen alrededor de 120 millones de años. Las muestras de roca más antiguas de Islandia datan de hace 16 millones de años. Islandia estaba sobre un punto de separación de dos placas, lo que hoy denominamos como rift. Al confirmar estos datos, la expansión del suelo oceánico se demostró y se amalgamó a la deriva continental. La teoría de la tectónica de placas se consolidó y para la década de los ochentas, era el nuevo paradigma de la geofísica.

Gradualmente, la paleontología adoptó los mismos principios y comenzaron a explicar las distribuciones fósiles al realizar estudios retrospectivos sobre el movimiento de los continentes y entender si se explicaban las distribuciones de las especies. Al aplicar este nuevo paradigma, se pudo apreciar una correlación en el aumento de la diversidad biológica conforme los continentes se separaban, y una reducción de la misma al estar juntos. Esto se podía explicar aduciendo que las barreras geográficas permitían la especiación, mientras que su ausencia la reducía.

La revolución de la tectónica de placas fue una revolución de la ciencia de datos, ya que se requirió de la colecta. procesamiento e integración de grandes cantidades de datos de diferentes y de diferentes disciplinas. La geofísica, que buscaba entender la naturaleza de los sismos, se volvió más predictiva cuando pudo explicar los sismos como movimientos de las placas tectónicas. La paleontología desterró los puentes de tierra y comenzó a reconstruir continentes como Pangea y mapear la evolución de los seres vivos sobre ella. La biología comenzó a explicar la especiación a través de la separación y colisión de los continentes. La física, la geología y la biología de la década de los sesenta serían ciencias completamente diferentes hacia la década de los setenta.

Bibliografía consultada

1. Colbert, E. H. (1970) La vida sobre los continentes a la deriva.
2. Llorente, J., Papavero, N., Simoes, M. G (2002) La distribución de los seres vivos y la historia de la Tierra. Fondo de Cultura Académica. 121pp.
3. Ortmann, A. E. (1910). Tertiary Archhelenis. The American Naturalist. The University Chicago Press para The American Society of Naturalists. Vol. 44, No. 520, pp. 237-242.
4. Petterson, H. (1954) The Ocean Floor. New Haven, Yale University Press, 182pp.