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Cuando la tierra se mueve: La tectónica de placas y la expansión del fondo oceánico

Por la mañana temprano del miércoles 18 de abril de 1906, todas aquellas personas que se encontraban en una franja de 700 millas (1.150 kilómetros) de la Costa Este de Estados Unidos (desde Coos Bay, Oregón, hasta Los Ángeles, California) se despertaron por los temblores del suelo. Pero en San Francisco el suelo hizo algo más que temblar. Un oficial de policía que patrullaba en el distrito de producción de la ciudad escuchó un estruendo y vio como la calle comenzaba a formar ondas delante de él, "como si se tratase de olas del mar viniendo hacia mí, inflándose a medida que se acercaban". Aunque la escala de medición de Richter no se desarrolló hasta 1935, los científicos han calculado que el terremoto que tuvo lugar en San Francisco en 1906 tendría una lectura de 7,8 grados en la escala de Richter. Posteriormente, esa misma mañana, un incendio que destruía todo lo que encontraba a su alrededor acrecentaba el desastre de edificios desmoronados y aplastados en la sacudida ciudad. Alrededor de 700 personas resultaron muertas, otras 250.000 perdieron sus hogares y 28.000 edificios fueron destruidos. Las pérdidas económicas se estimaron en 500 millones de dólares, casi 9.000 millones de dólares en la actualidad.

El terremoto que azotó San Francisco aquella mañana no sólo pasaría a la historia por su gran capacidad de destrucción, sino también por lo que en su tiempo parecían ser sus inexplicables características. Los científicos de aquella época conocían la existencia de la cercana falla de San Andrés y estaban familiarizados con la idea de que una parte de este tipo de grieta en la corteza terrestre podría desplazarse hacia arriba o abajo contra la otra y ocasionar un terremoto localizado. Pero, cuando los geólogos comenzaron a examinar este suceso, no fueron capaces de explicar su magnitud. Una sección muy larga de la falla se había movido a lo largo de casi 300 millas (500 kilómetros), desde San Juan Bautista, en el condado de San Benito, hasta del sur de San Francisco, hacia el norte hasta el río Mattole, en el condado de Humbold, y hacia el oeste a poca distancia del mar. El alcance de este movimiento era algo insólito. No se daría una explicación hasta seis décadas después, con la llegada de la teoría de la tectónica de placas.

La teoría de la tectónica de placas, uno de los mayores logros de la ciencia moderna, describe la superficie de la Tierra como una superficie dividida en grandes placas cuyos lentos movimientos desplazan los continentes a la deriva alrededor del globo. En los puntos de contacto entre las placas, pueden producirse sucesos catastróficos tales como erupciones volcánicas y terremotos, que a su vez pueden desencadenar las destructivas olas del océano conocidas como sunamis. La tectónica de placas sólo comenzó a ser ampliamente aceptada por los científicos especializados en el estudio de la tierra en la década de 1960. Tal y como se relata en el siguiente artículo, los investigadores, que buscaban respuestas a preguntas básicas sobre el océano y la ciencia terrestre, fueron conociendo poco a poco el funcionamiento de la corteza del planeta, un conocimiento que ahora nos permite prepararnos para el momento en que el suelo bajo nuestros pies se ondule como las olas del mar.

A principios de la década de 1890, John Milne, un geólogo que impartía clases en el Colegio Imperial de Ingeniería de Tokio, desarrolló junto a sus colegas el primer sismógrafo preciso, un instrumento que servía para registrar los temblores de tierra, que se daban con frecuencia en Japón y que a veces resultaban devastadores. Pocos años después, el fuego destruyó la casa de Milne, su observatorio científico y los todos los datos sobre terremotos que había recopilado durante más de una década de trabajo en Japón. Desalentado, pero no vencido, Milne volvió a su Gran Bretaña natal, donde para el cambio de siglo había establecido un método de mayor envergadura y más audaz para el estudio de terremotos: una red de 27 instrumentos distribuidos por todo el imperio británico. En el momento de su muerte, en 1913, 40 estaciones situadas en todo el mundo estaban comenzando a definir el patrón global de la localización de terremotos.

John Milne

Un sismógrafo registra las vibraciones producidas por un movimiento repentino en una falla que genera varios tipos de "temblores" u ondas sísmicas, vibraciones de atrás hacia delante, de lado a lado y de arriba a abajo. Los primeros sismólogos consiguieron distinguir dos tipos de ondas sísmicas que se mueven a distinta velocidad. Las ondas P o primarias, que contraen y dilatan alternativamente la materia que encuentran en su camino, llegan primero al instrumento, trazando una línea ondulada en un gráfico. Las ondas S o secundarias, que tienden a oscilar como una serpiente, formando ángulos rectos con su dirección de movimiento, se propagan más despacio y presentan un compás sísmico más irregular. El intervalo entre la llegada de los dos tipos de ondas puede utilizarse para calcular la distancia entre la estación de seguimiento y el epicentro del terremoto, el punto de la superficie de la tierra situado encima del foco subterráneo o el origen de los movimientos. Las distancias obtenidas de tres estaciones sismográficas distintas permiten triangular el epicentro y situarlo con precisión en un mapa.

La red de Milne marcaba el comienzo de la capacidad para detectar y localizar terremotos mediante detección remota, una importante aportación a la ciencia y a la propia sociedad. Pero pronto los sismólogos se dieron cuenta de que los instrumentos también ofrecían un método para explorar el misterioso interior del planeta. Al comienzo de la Primer Guerra Mundial, una serie de investigadores habían estudiado el comportamiento de las ondas sísmicas para deducir una estructura planetaria compuesta por capas concéntricas: un núcleo interno (aunque existían discrepancias de si era sólido o líquido) cubierto por una capa intermedia de roca densa, el manto, que comenzaba alrededor de 30 millas (50 kilómetros) por debajo de la parte externa de la corteza de la superficie.

En contra de todas las bases de conocimiento anteriores, un meteorólogo alemán causó un revuelo en el mundo de la geología con su aventurada teoría sobre la naturaleza de la superficie de la tierra. En 1915, Alfred Wegener publicó El origen de los océanos y continentes, en el que afirma que el saliente de Brasil y la depresión de la parte sudoeste de África encajan perfectamente, como piezas de un puzzle. Sostenía que los dos continentes habían estado unidos en el pasado y después de habían separado. Para mostrar más pruebas del desplazamiento de los continentes, o "deriva" continental, como se tradujo la palabra alemana original, Wegener hizo referencia a los fósiles de un mesosaurio, un reptil de 270 millones de años de antigüedad que sólo se encontró en el este de Sudamérica y en el oeste de África. La mayoría de los geólogos de su generación explicaban estas similitudes suponiendo que existía un puente de tierra que los conectaba y que posteriormente se había hundido en el fondo del océano. Sin embargo, Wegener suponía que los restos de huesos del mesosaurio se habían encontrado en lugares tan distantes porque estas regiones se habían separado hacía unos 125 millones de años, separando lentamente los grupos de fósiles del mesosaurio. Los continentes que conocemos en la actualidad antes formaban un único supercontinente, al que denominó Pangea.

Pangea y Alfred Wegener

El meteorólogo no sabía con certeza cómo se habían movido estos enormes bloques, pero sugirió que la fuerza centrífuga de la Tierra y la fuerza gravitacional del Sol y la Luna los podrían haber impulsado por la corteza oceánica. Muchos geofísicos relevantes estaban convencidos de que dichos mecanismos no eran suficientes para tal tarea. Sin embargo, en 1929, Arthur Holmes de Inglaterra, partidario de esta teoría, sugirió que el flujo convectivo de la roca calentada del manto situado bajo la corteza podría proporcionar la fuerza motriz necesaria, es decir, que cuando el material rocoso que se encuentra en las profundidades del manto se calienta, se vuelve menos denso y sube a la superficie, donde se enfría y se hunde para posteriormente volver a calentarse y subir de nuevo. Sin ninguna otra prueba de este tipo de mecanismo, la teoría de la deriva continental consiguió atraer a pocos adeptos.

Costó encontrar una prueba para demostrar la teoría, pero a mediados de la década de 1950 las pistas comenzaron a acumularse en estudios acerca del magnetismo de las rocas. Patrick M. S. Blackett (que recibió el premio Nobel de física en 1948 por su trabajo sobre los rayos cósmicos y física nuclear), del Imperial College, Stanley Keith Runcorn, de la Universidad de Cambridge, y Edward Bullard, del National Physical Laboratory (Laboratorio nacional de física) de Inglaterra estudiaban el magnetismo de las rocas como parte de su investigación sobre la naturaleza del campo magnético de la Tierra. Los científicos sabían que una roca de la corteza terrestre de nueva formación dejaría una huella de la fuerza y la orientación del campo magnético de la Tierra en el momento de formación de la roca. Al intentar descubrir si el magnetismo de la roca variaba direccionalmente, Blackett, Runcorn, Bullard y sus estudiantes encontraron suficientes pruebas de que, a lo largo de la historia geológica, las rocas se han movido de alguna forma en relación a los polos magnéticos del planeta. Eran posibles dos interpretaciones: o los polos terrestres se habían movido en relación a los continentes o los continentes se habían movido en relación a los polos.

A mediados de la década de 1950, basándose en los datos paleomagnéticos recopilados por Edward Irving de la Universidad Nacional Australiana, en Canberra, Blackett, Runcorn y Bullard llegaron a la conclusión de que Wegener llevaba razón. Aparentemente, las rocas presentaban trayectorias polares totalmente distintas para los distintos continentes, trayectorias que coincidían con las posiciones de los continentes contempladas en la teoría de la deriva de Wegener.

A pesar de la prueba magnética de que los continentes se habían desplazado a lo largo de la historia geológica, los defensores de la teoría seguían sin poder demostrar el mecanismo que lo hacía posible. Sin embargo, encontraron un apoyo adicional en alta mar.

Con la ayuda de las mejoras realizadas con fines militares en la técnica de localización por eco o sonar (de las siglas en inglés de navegación y desplazamiento por sonido), para detección de submarinos, Harry Hess, un geólogo de la Universidad de Princeton, consiguió por una parte ayudar al ejército estadounidense y por otra a las ciencias geológicas. Como comandante de un transporte de ataque durante la Segunda Guerra Mundial, Hess disponía del modelo más potente de ecosonda existente y lo tuvo en funcionamiento de forma casi constante durante sus misiones en el Pacífico con la intención de ampliar los pocos conocimientos que se tenían sobre la configuración del fondo oceánico. Un sonar permite medir la distancia entre una embarcación y el fondo del océano mediante el envío de pulsaciones sonoras y la recepción de las ondas sonoras que devuelve el fondo del océano. Hess combinó las mediciones realizadas en varias travesías para crear un boceto de mapa de contorno del fondo marino, y en el transcurso de su servicio militar descubrió y realizó mapas de alrededor de 100 montañas submarinas con cimas llanas. Posteriormente, de vuelta en Princeton, Hess supuso que estas montañas procedían de volcanes con cimas puntiagudas que posteriormente se habían allanado por acción de la erosión. Esto le indujo a considerar el ciclo de vida de las montañas submarinas, interés que persiguió durante la década de 1950.

Al mismo tiempo, la Universidad de Columbia se había convertido en la base de un intenso programa de investigación de geología marina, encabezado por Maurice Ewing. Al principio de la década de 1950, las embarcaciones de investigación del Observatorio geológico Lamont (que en la actualidad se denomina Observatorio terrestre Lamont-Doherty) de Columbia recopiló sondeos de numerosas profundidades realizados en el Océano Atlántico, y en 1952 los investigadores de Lamont comenzaron a elaborar un mapa a partir de los resultados de estos sondeos.

Una de las características del fondo marino del Atlántico, conocida desde mediados de los 70, es una cordillera submarina conocida como la dorsal atlántica. La cordillera emerge de una amplia llanura a ambos lados y presenta picos que alcanzan los 10.000 pies (3.000 metros) de altura desde el fondo del océano. Sin embargo, los investigadores de Lamont descubrieron nueva información extraordinaria sobre ella. La dorsal atlántica no sólo tenía una gran altitud, sino también longitud. Se extendía a lo largo de alrededor de 9.000 millas (15.000 kilómetros), casi toda la extensión del océano desde Groenlandia hasta el sur de África, superando la longitud de las Montañas rocosas y los Andes juntos. Los investigadores de Lamont también descubrieron que la cresta del sistema dorsal está prácticamente libre de sedimentos, en comparación con la gruesa capa de sedimentos existente en las planicies situadas junto a los márgenes continentales, que pueden alcanzar un grosor de varios kilómetros. Quizá la característica más sorprendente de la dorsal Atlántica fuera el profundo valle que se extendía por ella. Esta fisura, como se denomina, desciende una media de 6.000 pies (1.800 metros) desde la cresta de la dorsal y su anchura varía entre 8 y 30 millas (13 y 50 kilómetros): dimensiones en las que se podría introducir sin problemas el Gran Cañón del río Colorado, que tiene una anchura de 18 millas (30 kilómetros) aproximadamente. Las muestras recogidas del fondo de la fisura revelaron que el fondo del océano estaba compuesto por roca volcánica oscura y sumamente joven.

Los investigadores de Lamont Bruce Heezen, Marie Tharp y Maurice Ewing publicaron en 1959 una mapa del Atlántico Norte con las características de la dorsal oceánica. Cuando esto sucedió, los sondeos realizados en otros lugares habían obtenido perfiles del fondo marino muy similares en todo el mundo, y el extraordinario patrón salió a la luz. Los sondeos revelaron que el sistema dorsal centro-oceánico tiene una longitud de 37.000 millas (60.000 kilómetros), suficiente para dar la vuelta al ecuador una vez y media. Se trataba de una de las características físicas dominantes del planeta, junto con los continentes y los propios océanos. Los investigadores también trazaron un sistema de profundas fosas (las partes más profundas de las cuencas oceánicas) que prácticamente rodeaba el Océano Pacífico y se encuentra en la frontera nordeste del Océano Índico.

Se trataba de nuevos descubrimientos esenciales y Harry Hess, que se había informado sobre todos los nuevos datos relativos al fondo oceánico, estaba ansioso por explorar sus implicaciones. En 1960, tomó la idea de Bruce Heezen de que la Tierra se estaba "separando por las costuras", es decir, las dorsales. Dada la juventud de las muestras del fondo de la fisura, Heezen sostenía que la roca volcánica o magma manaba desde debajo de la corteza. A partir de esta sugerencia de un mecanismo que pudiese explicar las dorsales centro-oceánicas, Hess desarrolló una nueva síntesis de la ciencia terrestre en su famoso artículo de 1962, "La historia de las cuencas oceánicas". A pesar de calificar su ensayo como "geopoesía", como si quisiese advertir a los demás científicos de que no todos los conceptos se podrían probar, el trabajo sirvió para estimular el pensamiento en ese campo.

Haciendo eco de los conocimientos de los sismólogos, Hess postuló un interior del planeta formado por varias capas. Para entonces, los investigadores habían perfeccionada sus ideas sobre la estructura interna de la tierra. En vez de hablar de un sólo núcleo de hierro, lo describían como un núcleo interior de hierro sólido con un núcleo exterior fluido de aleación metálica, en su mayoría hierro. Alrededor de este núcleo estaba el manto, recubierto por la delgada corteza exterior oceánica y la gruesa corteza continental. A continuación, Hess explicó con mayor detalle la evolución de la arquitectura del planeta. La corteza esta compuesta por una roca pobre en hierro que subió a la superficie cuando la desintegración radiactiva calentó y fundió las rocas del interior del recién condensado planeta. Hubo un momento en que esta corteza formaba una sola masa de tierra continental. Debido a la presencia continuada de calor en el interior del planeta, se creó en el manto un "bucle" de convección de material que se eleva y se hunde, tal y como Arthur Holmes sugirió en 1929.

Hess elaboró una teoría según la cual una vez que se formó el planeta la convención del manto se subdividió en numerosos bucles de circulación distintos que se extendían desde el núcleo. Cuando las corrientes alcanzan la superficie, el material fundido rezuma, formando las dorsales centro-oceánicas y nueva corteza oceánica; a medida que el magma continúa fluyendo, la convección del manto hace que el fondo oceánico más antiguo se aleje en ambas direcciones de la dorsal. Cuando las corrientes de convección descienden, la antigua corteza oceánica que ya se ha enfriado vuelve a sumergirse en el manto en las profundas fosas oceánicas.

De esta forma Hess subordinó la configuración de los océanos y continentes a los movimientos del fondo oceánico moviéndose y en expansión. Aunque la expansión del fondo marino resultaba una visión convincente, no se podía comprobar. Hess creía que se producía aproximadamente a la misma velocidad a la que crecen las uñas. La prueba tendría que venir indirectamente, como ocurrió, a través del magnetismo.

Desde la década de 1920, los científicos sabían que las rocas pertenecientes a distintos períodos geológicos podían presentar polaridades magnéticas opuestas. En ocasiones la orientación era "normal", señalando al norte como hoy en día, y en ocasiones el campo geomagnético está invertido. En 1963, Allan Cox, Richard Doell, y Brent Dalrymple, del U.S. Geological Survey (servicio geológico de EE.UU.), e Ian McDougall, de la Universidad Nacional Australiana, comenzaron a establecer una escala cronológica cuantitativa de las inversiones. Para ello, midieron las direcciones del campo magnético de los flujos de lava en tierra y determinaron su edad mediante métodos radioactivos. Se trataba de un proceso muy laborioso, pero en 1966 los investigadores ya habían trazado la escala cronológica de inversión de los últimos 3,5 millones de años.

Mientras tanto, los investigadores descubrían un interesante patrón en el mar. Durante la Segunda Guerra Mundial se habían desarrollado las exploraciones magnéticas del fondo marino, como el sondeo por eco, con la intención de mejorar la detección de submarinos. En 1961, Arthur Raff y Ronald Mason, de la institución oceanográfica Scripps Institution of Oceanography, observaron anomalías magnéticas en el patrón de franjas del fondo oceánico en de la costa del estado de Washington. Un año después, el geofísico de la universidad de Cambridge Drummond Matthews, que había realizado exploraciones magnéticas en una dorsal submarina del océano Índico, también observó un patrón curioso y distinto de las franjas magnéticas: señales magnéticas más débiles y más fuertes en bandas paralelas a ambos lados de la cresta de la dorsal. Cuando regresó a Inglaterra comentó sus descubrimientos con Fred Vine, un estudiante de posgrado de la Universidad de Cambridge especializado en geofísica marina. Los dos plantearon la hipótesis de que el fondo marino hubiera registrado la orientación del campo magnético de la Tierra en el tiempo en que la nueva roca fundida rezuma del manto. Si la expansión del fondo oceánico sucede tal y como Harry Hess la describió, estos bloques de material magnetizado de forma normal e inversa se alejaría de forma paralela a ambos lados de la dorsal.

La hipótesis de Vine y Matthews, publicada a finales de 1963, no fue aceptada por gran parte de la comunidad geofísica, en parte porque aún no se había completado la escala cronológica de inversión magnética, por lo que los datos anómalos obtenidos en el fondo marino apenas si coincidían con su teoría. Pero, dos años más tarde, en 1965, el propio Fred Vine se encontraba en compañía de Harry Hess, que había llegado a Cambridge durante un período sabático, y J. Tuzo Wilson, de la Universidad de Toronto, continuando parte de sus propias investigaciones sobre las dorsales centro-oceánicas.

Wilson examinó el mapa que Raff y Mason habían realizado del fondo marino de la costa de la Isla de Vancouver y el sur hasta California, y sugirió que los mapas mostraban una dorsal de expansión del fondo marino. Vine y Wilson publicaron en octubre de 1965 un articulo en el que proponían un modelo para la expansión del fondo marino del Pacífico nordeste, que utilizaba como prueba las bandas de magnetismo inverso que avanzaban desde ambos lados de la dorsal. Poco después, la pequeña discrepancia existente entre las bandas de inversión del fondo marino y la datación de las inversiones de campos en tierra conocidas se suavizó cuando Doel y Dalrymple descubrieron una nueva inversión de campos basada en la tierra. Con esta adición, los dos grupos de datos coincidían de forma asombrosa.

La confirmación de la expansión del fondo marino fue respaldada por otras observaciones realizadas en 1965 y 1966. La más importante de ellas fueron las muestras de sedimentos oceánicos analizados por Neil Opdyke, de Lamont. Las muestras procedían de núcleos verticales de entre 16 y 40 pies (5 y 13 metros) de longitud y se habían tomado en el fondo oceánico del Pacífico Sur. La datación y el patrón de las inversiones magnéticas de las muestras de Opdyke coincidían con las determinadas a partir de flujos de lava terrestres y franjas magnéticas del fondo marino.

Ahora, los científicos poseen la clave para establecer una forma completamente nueva de comprender el planeta Tierra. Tuzo Wilson, en un intento de explicar las fallas del fondo marino, fue el primero en abordar las trascendentales implicaciones de la expansión del fondo oceánico.

En todos los puntos del globo, los investigadores han encontrado fallas, fracturas perpendiculares a las dorsales de expansión centro-oceánicas que atraviesan océanos completos y dividen las dorsales en segmentos. Cuando Wilson abordó la cuestión, prevalecía la interpretación de que las fallas constituían la evidencia de la división de la corteza oceánica de un extremo a otro. Se suponía que las dorsales se habían originado como unidades continuas que posteriormente se fragmentaron y desplazaron debido a la acción de las fallas. Wilson no estaba de acuerdo. Sí, las fallas eran la prueba de una división de la corteza, pero únicamente entre los segmentos de dorsales en expansión, unos segmentos que siempre habían estado desplazados. Este nuevo planteamiento sugería que la deformación activa se concentra en las dorsales y a lo largo de sus fallas de conexión, y que el resto de la corteza oceánica simplemente va a la deriva, sin divisiones. Wilson dio el nombre de "placas" a estas enormes masas de roca en movimiento. Posteriormente, propuso que la superficie de la Tierra estaba dividida en unas siete placas corticales grandes y varias de menor tamaño.

Las ideas de Wilson sobre las placas y las fallas oceánicas se pudieron comprobar con facilidad mediante el conjunto de datos de localización de un terremoto emergente y Lynn Sykes, del Lamont, fue muy rápido en realizar la comprobación. La teoría de Wilson superó la prueba con creces. Sykes descubrió que los terremotos oceánicos se concentraban a lo largo de las dorsales oceánicas y sus fallas de conexión, y que el interior de las "placas" oceánicas era prácticamente asísmico, sin actividad sísmica.

Los estudios realizados sobre los terremotos también supusieron un paso crucial para la comprensión de las zonas de subducción. En la década de 1940, Kiyoo Wadati, en Japón, y Hugo Benioff, del California Institute of Technology (Instituto tecnológico de California), observaron que los terremotos profundos se producían en un plano por debajo del fondo oceánico y se concentraban en áreas alrededor de los bordes de los océanos, cercanas a los volcanes terrestres. Los estudios llevados a cabo en la década de 1950 mostraron que estas áreas oceánicas también albergaban profundas fosas, mencionadas por Harry Hess en su modelo de expansión del fondo marino. Las profundas fosas y los terremotos relacionados con las mismas intrigaban a los sismólogos. Algunos de estos terremotos se producían en grandes profundidades del manto, donde las elevadas temperaturas deberían ablandar cualquier elemento rígido, de forma que las rocas en vez de ser tan sólidas y rígidas como para agrietarse con facilidad en los terremotos, deberían fluir.

Esta planteamiento cambió con el trabajo realizado por los investigadores de Lamont Jack Oliver, Bryan Isacks y Lynn Sykes, quienes examinaron la actividad sísmica de una fosa cercana a la isla de Tonga en el Pacífico Sur. En 1964 comenzaron a recopilar datos sísmicos para identificar el origen o foco subterráneo de los terremotos producidos allí. Al igual que Benioff y Wadati, observaron que los focos esbozaban un plano inclinado hacia abajo desde el fondo oceánico de alrededor de 45 grados. Pero el equipo de Lamont fue el primero en reconocer que este plano era un bloque de material descendente lo suficientemente frío y duro como para apoyar terremotos y que, además, el bloque que contenía el fondo marino, se estaba inclinando hacia la fosa, creando una zona sísmica. Determinaron que el bloque descendiente del fondo marino tenía un grosor considerable, de aproximadamente 60 millas (unos 100 kilómetros). No sólo se movía la superficie del fondo marino, ni la corteza sola, sino un bloque mucho más grueso. Parecía razonable aplicar a este bloque móvil el término que le dio Wilson: placa.

Casi al final de la década de 1960, Xavier Le Pichon, en Lamont, Dan McKenzie, en Scripps, y W. Jason Morgan, en la Universidad de Princeton, continuaron definiendo las formas de las placas contiguas y el modo en que se podía describir su ubicación y movimiento en el globo mediante la geometría esférica elemental, no sólo en el presente, sino también en el pasado y en el futuro. En un discurso pronunciado ante una convención de sus colegas en 1967, Tuzo Wilson declaró que la tectónica de placas y la expansión del fondo marino "podían ser de tanta importancia para la geología como el descubrimiento de la circulación de la sangre de Harvey lo fue para la fisiología o la evolución para la biología".

El conocimiento de la tectónica de placas ha permitido mejorar la seguridad pública que siempre ha preocupado a la sociedad. Por ejemplo, desde la llegada de la teoría de la tectónica de placas a final de la década de 1960, los científicos han identificado la falla de San Andrés, en California, como el límite que separa dos placas que lentamente se van deslizando una sobre otra. La placa del Pacífico, la más grande de mundo, se mueve en dirección nordeste pasando por América del Norte, arrastrando el borde del continente con ella. Hace mucho tiempo que los habitantes de California saben que la tierra en la que viven es propensa a sufrir terremotos. Al saber que viven sobre un límite de placa principal, entienden que los terremotos son inevitables y que simplemente se trata de una cuestión de "cuándo" van a producirse, no de "si" van a ocurrir.

Aunque los científicos aún no son capaces de predecir cuándo tendrán lugar los terremotos, el conocimiento de la velocidad del movimiento de las placas y el patrón de terremotos asociado a la falla de San Andrés ha inducido al gobierno estatal de California tomar medidas preventivas específicas. En 1975, California instauró una comisión de seguridad sísmica que se encarga, entre otras cosas, de revisar y actualizar el plan estatal de mitigación de riesgos de terremotos.

A nivel nacional, la Earthquake Hazards Reduction Act (acta de reducción de riesgo sísmico) de 1977 creó el NEHRP (programa nacional para la reducción del riesgo sísmico) con el fin de reducir el peligro de los terremotos en Estados Unidos, algo que los especialistas en terremotos llevaban pidiendo desde el gran terremoto que tuvo lugar en Alaska en 1964. Los estudios realizados por los participantes en el NEHRP no sólo han influido en los programas de educación pública, sino también en el desarrollo de estándares sísmicos para el diseño y la construcción de edificios y otras estructuras. Un cambio importante que ha tenido lugar en el UBC (código de construcción uniforme de EE.UU.), por ejemplo, está relacionado con el principio del aislamiento de la base, en el que la que la estructura se apoya en varios cojinetes situados entre la propia estructura y la cimentación o base. Si el suelo se mueve en una dirección, una estructura sobre una base fija se queda atrás, yendo de hecho en dirección opuesta. Dada la naturaleza de las ondas terrestres de un terremoto, esto se traduce en una vibración de la estructura hacia delante y atrás en varias direcciones. Sin embargo, si la base se encuentra aislada mediante cojinetes, los propios cojinetes absorben la vibración y el edificio permanece prácticamente inmóvil. Debido a la similitud de los peligros geológicos, japoneses y californianos encabezan el desarrollo de códigos de construcciones más rigurosos para, entre otros, colegios públicos, puentes, hospitales y embalses.

Además de su importancia para la seguridad pública, la teoría de la tectónica de placas ha favorecido las actividades económicas esenciales como la minería y las prospecciones petrolíferas. Por ejemplo, desde la década de 1970, se han producido mejoras en las prospecciones de petróleo y gas natural, gracias al desarrollo y al continuo perfeccionamiento de mapas paleogeográficos (literalmente, geografía de "fósiles") que sirven de ayuda para identificar entornos antiguos propicios para la formación y conservación de fuentes de petróleo.

Quizás haya resultado más inesperado el nuevo mundo submarino descubierto en las fumarolas hidrotermales, las fuentes termales que se crean en la parte en la que el agua del mar se filtra en la corteza calentada de las zonas de expansión. En 1977, una expedición realizada a la fisura de Galápagos descubrió nuevos y fascinantes ecosistemas en los alrededores de las fuentes termales; pronto se encontraron ecosistemas similares en varios océanos de todo el mundo. Mediante sumergibles tripulados y no tripulados, los investigadores ya han recopilado más de 200 especies completamente nuevas de gusanos, moluscos y artrópodos procedentes de estas fumarolas: algo muy distinto del árido desierto que una vez hicieron se imaginaron los biólogos. Al carecer de luz solar, las criaturas de las fumarolas crean su propia energía mediante la oxidación de los compuestos químicos que emergen del interior del planeta, principalmente del sulfuro de hidrógeno, un compuesto venenoso para la mayoría de las formas de vida de la Tierra. Entre las criaturas más intrigantes descubiertas en las fumarolas se encuentran los "hipertermófilos", microorganismos adaptados a temperaturas que a veces superan el punto de ebullición normal del agua. Sus peculiares propiedades metabólicas los convierten en objeto de estudio de la biotecnología.

La tectónica de placas explica prácticamente todas las características geológicas del planeta Tierra y hace que tengan sentido fenómenos inexplicables como terremotos, erupciones volcánicas o la formación de cadenas montañosas. Por tanto, la declaración de Tuzo Wilson sobre la importancia de la teoría parece estar bien fundada. Además, la tectónica de placas ha conducido a nuevos descubrimientos (como el de los organismos de las fumarolas hidrotermales y sus implicaciones para el conocimiento de la vida del planeta) que investigadores como John Milne, Alfred Wegener, o Harry Hess no podían ni imaginar cuando se dejaron llevar por su curiosidad científica.

Esta cronología muestra la cadena de investigaciones básicas que condujeron al conocimiento de la tectónica de placas y procesos relacionados.

Década de 1890
John Milne desarrolla el sismógrafo y establece una red de estaciones sismográficas en el imperio británico.

Principios de la década de 1900
Los científicos utilizan la investigación sismográfica para investigar la estructura interna de la Tierra, desarrollando un modelo de capas concéntricas que son el núcleo, el manto y la corteza.

1915
El científico alemán Alfred Wegener publica su revolucionaria teoría de la deriva continental en El origen de los océanos y continentes.

Mediados de la década de 1950
Patrick M. S. Blackett, S. Keith Runcorn y Edward Irving obtienen datos paleomagnéticos de varios continentes que aparentemente muestran que el desplazamiento polar coincide con la teoría de la deriva de Wegener.

1959
Bruce Heezen, Marie Tharp y Maurice Ewing, de la Universidad de Columbia, publican el primer mapa detallado del sistema de dorsales centro-oceánicas que rodea el globo.

1962
Para explicar las dorsales centro-oceánicas, Harry Hess, de la Universidad de Princeton propone que el fondo marino se separa lentamente de las dorsales empujado por las corrientes de convección del manto.

1963
Fred Vine y Drummond Matthews, en la Universidad de Cambridge, plantean la posibilidad de que exista una conexión entre la expansión del fondo marino y las "franjas" de inversión magnética del fondo marino.

1963-1966
Allan Cox, Richard Doell y Brent Dalrymple, del U. S. Geological Survey, y McDougall, de la Universidad Nacional Australiana, determinan la cronología de las inversiones del campo magnético de la Tierra a partir de las mediciones realizadas en flujos de lava terrestres.

1965
Vine y J. Tuzo Wilson, de la Universidad de Toronto, reafirman la hipótesis de Vine-Matthews con pruebas adicionales de la inversión magnética del fondo marino de la dorsal Juan de Fuca. Posteriormente, ese mismo año, con los núcleos de alta mar recogidos por Neil Opdyke, de Columbia, se obtuvo una cronología similar. Se confirma la expansión de fondo marino.

Finales de la década de 1960
Wilson acuña el término "placa" para desarrollar el concepto de la expansión del fondo marino desde una nueva perspectiva científica: la tectónica de placas.

Finales de la década de 1960
Xavier Le Pichon, Dan McKenzie y W. Jason Morgan definen las formas de las placas y cómo describir su movimiento y ubicación en el globo mediante geometría esférica elemental.

1968
Bryan Isacks, Jack Oliver y Lynn Skyes se percatan de que existen bloques de material lo suficientemente rígidos para albergar terremotos que descienden hacia las fosas profundas, creando zonas de actividad sísmica.

1977
Se crea el programa nacional para la reducción del riesgo sísmico con el fin de reducir el peligro de terremotos en Estados Unidos.

1977
Se descubren las primeras fuentes termales del fondo marino en la fisura de las Galápagos durante una expedición dirigida por Jack Corliss, de la Universidad estatal de Oregón, y Robert Ballard, de la institución oceanográfica Woods Hole. Los científicos encontraron comunidades de animales únicas e inesperadas que habitan en las fumarolas del fondo marino.

“Cuando la tierra se mueve” es una adaptación del artículo del escritor científico Joseph Cone para la serie de la National Academy of Sciences (Academia Nacional de Ciencias) Beyond Discoveryâ: The Path from Research to Human Benefit. [Más allá del descubrimiento: el camino desde la investigación hasta el beneficio humano]. Con la colaboración de los Drs. Tanya M. Atwater, Richard L. Bernknopf, Kenneth H. Brink, G. Brent Dalrymple, William L. Ellsworth, W. G. Ernst, Richard McCarthy, Dan P. McKenzie y Neil D. Opdyke.

La academia, con sede en Washington, es una sociedad de distinguidos eruditos comprometidos con la investigación científica y de ingeniería, dedicada al uso de la ciencia y la tecnología para el bienestar común. Durante más de un siglo, la Academia ha proporcionado asesoramiento científico objetivo e independiente a la nación.

Este artículo ha sido financiado con fondos de la fundación National Science Foundation (Fundación Nacional para la Ciencia) y la Academia Nacional de las Ciencias.

© 1999, U.S. National Academy of Sciences, Septiembre de 1999

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