1.2.4. Un mutualismo global: la geología y la vida

La biósfera de Gaia. La hipótesis de Gaia surge en 1979 del proyecto de la NASA para descubrir vida en Marte. Lo que llamaba la atención eran las diferencias de la Tierra con los planetas más próximos y se postuló que la vida era la responsable de la atmósfera y de mantener las condiciones adecuadas. La vida autorregularía las condiciones esenciales (temperatura, composición química, salinidad en los océanos) por lo que tiende al equilibrio (homeostasis). Sin la vida, la Tierra debería estar en equilibrio químico y con 99 % de CO2 en la atmósfera (como Marte y Venus). No habría vestigios de oxígeno y nitrógeno, los que habrían reaccionado en su totalidad. Los argumentos principales que se esgrimían eran: la Tierra es un hábitat muy favorable para la vida; la vida alteró el ambiente planetario (química de la atmósfera y el mar); y el ambiente se mantuvo bastante estable a lo largo del tiempo geológico. Por ejemplo, la temperatura global terrestre permaneció dentro de parámetros aceptables para la vida a pesar del incremento en la energía solar. También la composición atmosférica y la salinidad de los océanos permanecen casi constantes. Se trata de un equilibrio que fluctúa entre los márgenes compatibles con la vida. Podría ser que el planeta tuviera desde un inicio las condiciones apropiadas para la vida. Pero Gaia propone lo opuesto: dadas las condiciones iniciales, la propia vida las modificó llegando a lo que es hoy día.

Los nuevos ecosistemas. El movimiento de placas es único entre los planetas rocosos del sistema solar y quizás sea muy raro en el universo. ¿Por qué la vida necesitaría la tectónica de placas? (1) Un primer argumento es que el ciclo del agua incluye el hundimiento en la zona de subducción y la vuelta a surgir en los volcanes. El ciclo constante del agua y la coexistencia de superficies húmedas y secas resultó crucial para la vida. (2) La tectónica permite la regulación de la sal en los océanos. Las sales se lavan desde rocas erosionadas, pero la tectónica puede recuperarlas del mar. Por ejemplo, hace 6 Ma el Estrecho de Gibraltar fue bloqueado por la tectónica. El Mar Mediterráneo quedó aislado y se evaporó en 1 Ma. Se estableció un estrato de 3 km de espesor de sal sólida y bicarbonato, era un desierto tóxico. El 5 % de la sal oceánica global había desaparecido. De esta forma, los océanos regulan la salinidad en lugar de evolucionar a un estado cada vez más salado gracias al aporte continuo de rocas. (3) La formación y ruptura de supercontinentes genera nichos ecológicos nuevos y promueve climas y ambientes propicios para la biodiversidad. Un estudio determinó que las especies marinas tienden a ser más numerosos cuando los continentes se dividen. Se analizaron especies marinas en rocas sedimentarias y se correlacionó el grado de fragmentación continental con la biodiversidad. Durante y después de la fragmentación aumentó la diversidad marina. (4) Otro argumento dice que la disposición de los continentes determina las corrientes oceánicas y la circulación atmosférica. La diversidad marina ocurre en los bordes continentales y en los mares poco profundos. La fragmentación genera poblaciones aisladas en cada continente, con diferentes regímenes climáticos debido al efecto de borde (vecindad a las costas).

Las corrientes oceánicas. Los océanos se estratifican en capas diferenciadas por temperatura y salinidad. Las capas se mue-

ven horizontalmente y casi no se mezclan en forma vertical. El movimiento horizontal es impulsado por un motor cuya energía proviene de la diferencia de temperatura y salinidad (motor termo-halino). El agua salada es más densa (más pesada) y el agua cálida ocupa más volumen (es menos densa). El agua superficial tiene más temperatura y menos salinidad que el agua profunda. Pero, en ciertos zonas del planeta el agua superficial se vuelve más pesada (baja la temperatura y aumenta la salinidad) y se hunde, empujando la corriente fría y profunda. Para que el agua superficial se enfríe y aumente la salinidad se debe quitar calor y humedad. Esto se logra mediante el viento que extrae el calor de la capa superficial y se lleva la humedad. Hoy día, el lugar más evidente es el Atlántico Norte, aunque no es el único.

La topografía de las corrientes. La circulación oceánica depende de la tectónica de placas que cambia los continentes y las cuencas oceánicas. Las corrientes bordean los continentes, interactúan con los vientos, determinan el clima, las precipitaciones (y sequías), e impactan en la vida. Por ejemplo, hay un vínculo claro entre el aumento de la salinidad del Atlántico Norte y el aumento de lluvias en el Sahel africano (sur del Sahara central). Entre ambos acontecimientos hay un retraso de 3 meses. La salinidad del mar depende de la humedad extraída por los vientos (evaporación) y es un mejor predictor a largo plazo. La temperatura está sujeta a variaciones diarias debido al mal tiempo, pero la salinidad funciona como promedio de varios meses. En resumen: (1) la tectónica de placas determina la estructura de los continentes y de las cuencas oceánicas; (2) las corrientes generadas por el motor termo-halino garantizan el flujo de calor desde las regiones tropicales hacia las polares; (3) los vientos extraen calor y humedad de la superficie del océano y cambian el clima en los continentes; (4) el clima genera ambientes y nichos para la evolución de la vida. Un ejemplo se encuentra en las lluvias excepcionales de enero 2015 en el noreste de Argentina. La causa fue el aumento de temperatura de la corriente cálida del Atlántico que proviene del Índico y llega a la costa americana de Brasil. Otro ejemplo es la temperatura de la superficie del Océano Pacífico en la costa con Sudamérica. Un aumento de temperatura determina sequía a Venezuela y lluvias en el noreste de Argentina. Se conoce como El Niño.

El clima. Un ejemplo de cómo la tectónica de placas elabora el clima se encuentra en el Himalaya. Hace 90 Ma el borde noreste de la placa africana chocó con una placa oceánica creando una cadena de volcanes al norte del océano Indico. Hace 80 Ma el avance hacia el norte empujó la placa más arriba dejando al descubierto las rocas del océano. Luego los volcanes se extinguieron. Hace 50 Ma, la India se fusionó con Eurasia en una segunda colisión. Estos choques de placas sobre el ecuador se produjeron en una zona de vientos alisios con lluvias intensas. Ciertos tipos de roca expuestas al calor y lluvia produjeron reacciones químicas que absorbieron CO2 (meteorización de silicato). Estas rocas incluyen el basalto y las rocas ultramáficas de las placas oceánicas. Funcionan de sumidero de carbono. El CO2 disminuyó en la atmósfera, la temperatura bajó y se produjeron glaciaciones. Hoy día, un proceso a pequeña escala ocurre cerca de la isla de Java, donde la placa australiana norte se expone y acumula material basáltico. Este proceso absorbe CO2. En escalas de tiempo geológicas la tectónica de placas controla el clima y la vida se adapta e influye en la atmósfera.

Los minerales. Una “especie mineral” se define como un compuesto cristalino de origen natural que tiene una composición química y estructura cristalina únicas. Un grupo de unos 1.500 minerales son los primigenios en el planeta. Hace 2.400 Ma el evento de oxigenación sumó otros 2.500. Hoy hay unos 5.200 minerales reconocidos por la IMA (International Mineralogical Association). Son menos de 100 los que componen el 99 % de la corteza terrestre. El resto le da identidad al planeta, cuya huella identificatoria está dada por la presencia de 2.550 minerales raros. /// Por ejemplo, el mineral ichnusaite, fue creado de forma subterránea por la mezcla de torio y molibdeno y solo se ha encontrado una muestra en la isla de Cerdeña (Mar Mediterráneo). El mineral hatrurita (calcio, silicio y oxígeno), solo se forma a temperaturas por encima de 1.250 °C y con la ausencia de aluminio. La edoylerita es un mineral que se desintegra cuando se expone a la luz. /// Un estudio clasificó los minerales registrados mediante 17 atributos (composición química, modo de formación, ubicación). Mediante una técnica de convivencia de minerales, se pudo predecir la existencia de 1.500 minerales aún no descubiertos. Al menos 14 fueron encontrados con posterioridad al estudio. La misma técnica se aplicó para analizar 350.000 taxones fósiles (orden, familia, género) de animales marinos desde el Cámbrico (540 Ma). Se incluyeron ubicaciones (190.000 puntos en todo el planeta), edades, entornos y afinidades de los fósiles. Cada taxón fósil se convirtió en un “nodo” con los que están conectados cuando vivieron y fueron fosilizados. Se obtuvo una organización de nodos en clúster que representan comunidades antiguas de animales marinos. Los taxones y comunidades se distribuyen a lo largo de las redes y las distancias entre los nodos indican el intervalo de tiempo que separa sus edades. Como resultado se puede cuantificar mejor el resultado de las extinciones en masa. La unión entre el diagrama de taxones y minerales puede informar sobre cómo cambió la vida y el entorno en respuesta a la oxigenación o falta de nitrógeno.

La vida y los minerales. Muchos minerales identifican al Antropoceno. Es la tierra (minerales) creada por el hombre. Hasta el 2017 se contaban 208 minerales antropogénicos. La mayoría se originaron en la minería. Por ejemplo, 6 se encontraron en las paredes de las fundiciones; 3 en un sistema de tuberías geotérmico; 3 en los artefactos de plomo corroído en un naufragio en Túnez; 2 en artefactos de bronce en Egipto; 2 en artefactos de estaño en Canadá; 4 en sitios de quema de sacrificio prehistóricos en las montañas de Austria; uno (calclacita) en un armario de un museo. Deben existir cientos de minerales desconocidos, que se están formando en vertederos de residuos sólidos desde equipos electrónicos. Todo depende del entorno, por lo que dos depósitos crean diferentes minerales desde la misma fuente. Pueden tener los mismos átomos, pero dispuestos en una estructura diferente. Por ejemplo, el carbonato de calcio cristaliza en calcita y aragonita formando conchas de diferentes animales con diferentes rutas biológicas. La tecnología de materiales industriales creó miles de minerales artificiales: carburo de tungsteno (para bolígrafos), granates (para láser), nitruro de boro (como abrasivo). Otros son mineraloides, como el vidrio y plásticos. El Antropoceno aparece como un tiempo de rápida especiación dentro del “reino mineral”. Pero, por definición, un mineral debe formarse sin la acción del hombre, por eso los plásticos no se consideran minerales. Los minerales pueden formarse por procesos fisicoquímicos y