El estudio de la Tierra a lo largo de la historia

Las diferentes ciencias de la Tierra surgieron en épocas antiguas de forma primaria y han ido evolucionando hasta convertirse en sofisticadas disciplinas que permiten conocer mejor el planeta y lo que en él sucede. En los estudios generales de estas ciencias fue fundamental reconocer y describir los movimientos de rotación y traslación terrestres.

El planeta gira sobre sí mismo en un movimiento de rotación que dura 24 horas y se desplaza además por el espacio alrededor del Sol para dar una vuelta completa a lo largo de un año. En el siglo ii de la era cristiana, Ptolomeo de Alejandría negó esa posibilidad en su obra Almagesto, señalando que «se demostrará la imposibilidad de que la Tierra realice movimiento alguno hacia los lados o se mueva alguna vez de su lugar en el centro».

La revolución científica de los siglos xvi y xvii giró en torno a la hipótesis de que realmente existía este movimiento y estableció que la Tierra es un ente dinámico en cambio permanente, y no un planeta inmóvil en el centro del Universo. En 1851, el francés Jean-Bernard Foucault demostró indirectamente la rotación terrestre mediante la oscilación de un péndulo de grandes dimensiones. Fue este cambio de punto de vista el que permitió el avance acelerado de las ciencias de la Tierra a partir del siglo xix.

Los comienzos de la investigación científica

Desde tiempo inmemorial, el hombre se ha cuestionado acerca del entorno que lo rodea y ha interpretado su realidad según distintos criterios. Los pueblos primitivos del Paleolítico utilizaron la piedra como material para fabricar armas, en lo que sería la primera aproximación a la geología. El conocimiento surgió de una necesidad: habían de escoger los mejores minerales (sílex u otros) y buscar las «canteras» de donde extraerlos.

La interpretación inicial del entorno terrestre, a menudo marcada por las supersticiones y las creencias religiosas, ayudó a ir componiendo una visión global del planeta y el cosmos. Observación y mito se dieron la mano para servir a los intereses de las comunidades humanas. Aunque era frecuente explicar los fenómenos como producto de la acción de las divinidades, no se dejaron de investigar los recursos y los materiales útiles, junto con los métodos para su mejor aprovechamiento.

La rotación terrestre pudo ser demostrada en 1851 gracias a la oscilación de un gran péndulo diseñado por Jean-Bernard Foucault. La imagen muestra un detalle de la bola oscilatoria y los elementos de sujeción al suelo.

En una especie nómada como la humana, que surgió del corazón de África para explorar y explotar todo el planeta, el conocimiento de las tierras y los mares era esencial para la supervivencia y el progreso de los pueblos. Éstos poseían un notable legado sobre cuestiones geográficas, y guardaban una memoria de las travesías y navegaciones de sus antepasados que les impulsaba a una incesante curiosidad por conocer qué había más allá de su línea de horizonte.

Nacimiento de la geografía

Los saberes acumulados a lo largo del tiempo en relación al espacio terrestre han desembocado en la denominada ciencia geográfica. Ya los pueblos de la antigüedad sintieron la necesidad de situar territorios, describirlos y diferenciar los elementos que los componen y los recursos que se dan en ellos. De esta forma, dispersa y muy espontánea al principio, compusieron su propia cultura del espacio.

Como consecuencia, en la época antigua surgió en los distintos continentes un área del conocimiento, basada en la imaginación del espacio, que recibiría la denominación de geografía. Para la posteridad del hemisferio occidental, el lenguaje y el primer método de estudio del entorno geográfico nacieron en Grecia.

Los antiguos griegos inventaron una terminología propia y recogieron de otros pueblos y de su experiencia propia ideas e hipótesis relacionadas con el conocimiento de la superficie terrestre. En su esfuerzo de sistematización dieron en distinguir entre el macrocosmos (el Universo) y el microcosmos (el hombre y su entorno). En un principio, identificaban la geografía con la cartografía, basada en el establecimiento de las dimensiones terrestres a través del cálculo matemático y el saber astronómico.

Las necesidades militares de Prusia (ilustración, comunicado de la declaración de guerra de Francia en 1870) influyeron decisivamente en la asignación de la geografía como una disciplina universitaria. El geólogo Ferdinand von Richthofen (retrato) asumió la primera cátedra de geografía de la historia.

Las necesidades militares de Prusia (ilustración, comunicado de la declaración de guerra de Francia en 1870) influyeron decisivamente en la asignación de la geografía como una disciplina universitaria. El geólogo Ferdinand von Richthofen (retrato) asumió la primera cátedra de geografía de la historia.

Sobre esta base, el cambio fundamental en la evolución de la disciplina geográfica tuvo lugar en el siglo xv con la actividad viajera y exploradora de los conquistadores y comerciantes árabes y europeos. Aunque durante centurias hubo gran confusión y falta de definición del concepto, puesto que al decir geografía se mezclaban campos como la topografía y la cosmografía, la base científica de esta especialidad se definió claramente a principios del siglo xix. Acontecimientos destacados como la Revolución francesa, la revolución industrial y el nacimiento del liberalismo económico alumbraron una nueva época que repercutió también en la práctica científica.

Durante el periodo romántico, a finales del siglo xviii, había aparecido una nueva forma de entender el conocimiento, basada en el conjunto de relaciones que existen entre las partes de una realidad para comprender el todo. A él contribuyeron autores como Alexander von Humboldt y Carl Ritter, precursores de la moderna geografía e inspiradores del pensamiento geográfico del presente.

La geografía contemporánea se formó así como fruto de un lento proceso que recogió la herencia anterior y se desarrolló extraordinariamente desde la segunda mitad del siglo xix. Un hecho determinante para considerar la geografía como una ciencia básica fue la decisión de consolidarla como disciplina universitaria, una iniciativa que surgió inicialmente en la combativa nación de Prusia, germen militar del futuro imperio alemán. La primera cátedra moderna de geografía la ocupó el geólogo Ferdinand von Richthofen en 1873.

La evolución de esta disciplina se ha basado ulteriormente en conceptos íntimamente relacionados, como la comprensión de la naturaleza en cuanto realidad geográfica y la idea del hombre como parte de ella. En los últimos tiempos se ha tendido a establecer un conjunto de saberes relacionados que plantean el problema de la unidad de la geografía, ya que se diferencia entre los aspectos humanos, físicos y regionales de la misma. Aun así, todos ellos se contemplan como áreas del conocimiento con una base común.

La exploración de los océanos

Los fenicios fueron los primeros exploradores de tierras y aguas desconocidas en el hemisferio occidental. Sin embargo, el primer estudioso de los océanos del que se conserva testimonio escrito fue el griego Piteas, que viajó desde el Mediterráneo hasta la costa atlántica europea en el año 325 a.C.

El gran paso en la exploración oceánica correspondió a los navegantes portugueses y españoles del siglo xv, con sus viajes al otro lado del Atlántico y hacia el Índico. Un hito fundamental fue la primera expedición de circunnavegación del globo, impulsada en el siglo xvi por el portugués Fernando de Magallanes, quien murió en el intento, y patrocinada por la monarquía española. En las centurias siguientes se produjo una continua exploración de los océanos del mundo. Mención especial merecen los viajes del británico James Cook en el siglo xviii por las aguas del Pacífico.

No obstante, estas expediciones, aunque no exentas de una intención científica, tenían primordialmente un interés geográfico y colonial. El estudio oceanográfico propiamente dicho tuvo lugar con el viaje del buque Challenger. Entre 1872 y 1876, esta expedición recogió datos sobre temperaturas oceánicas, composición química, corrientes, geología suboceánica y vida marina en océanos de todo el mundo.

Los sondeos de gran profundidad se iniciaron en 1845 mediante una sonda especial que inventó Jacob Brooke. Uno de los aspectos que consolidaron esta ciencia fue la creación de observatorios oceanográficos, como los de Edimburgo y Granton en el Reino Unido o el Coast and Geodesy Survey estadounidense.

La exploración de los fondos oceánicos se ha beneficiado de los continuos avances técnicos alcanzados en la construcción de batiscafos y submarinos. Algunos de estos vehículos pueden descender hasta grandes profundidades, como el prototipo que se muestra en la imagen virtual de la imagen, con capacidad para sumergirse hasta los 6.500 metros.

La exploración de los fondos oceánicos se ha beneficiado de los continuos avances técnicos alcanzados en la construcción de batiscafos y submarinos. Algunos de estos vehículos pueden descender hasta grandes profundidades, como el prototipo que se muestra en la imagen virtual de la imagen, con capacidad para sumergirse hasta los 6.500 metros.

Hoy es posible observar de forma directa el fondo oceánico en profundidades de más de 100 metros con el uso de escafandras autónomas. En plataformas continentales se han realizado numerosos estudios con escafandras tipo SCUBA (aparato de respiración subacuática autocontenido, por sus siglas en inglés). Además, las técnicas de compresión y descompresión gradual y el uso de mezclas de gases para la respiración hacen posible que los buceadores accedan a mayores profundidades y permanezcan más tiempo bajo el agua.

Para descender a más de 600 metros se utilizan submarinos y batiscafos de investigación que realizan observaciones y mediciones que en algunos casos pueden alcanzar los 4.000 metros. En 1960, Jacques Piccard y Don Walsh consiguieron descender a 10.900 metros en la fosa de las Marianas, la más profunda del planeta.

Las técnicas para obtención de muestras sólidas del fondo oceánico han evolucionado notablemente, llevando en la actualidad al empleo de sondas, pinzas mecánicas, rastras y otros aparatos complejos. Los métodos de sondeo permiten tomar muestras en el subsuelo a varias decenas de metros de profundidad. Una fórmula alternativa es el cañón Piggot, que introduce un tubo largo en el suelo marino con ayuda de explosivos.

Paralelamente, a través de métodos geofísicos se adquieren datos del subsuelo oceánico que facilitan distinguir los tipos de rocas o sedimentos. Entre ellos se cuentan los métodos sísmicos, que usan las velocidades de las ondas acústicas. La fotografía aérea y las imágenes de fotosatélite son técnicas adicionales que han ampliado considerablemente el conocimiento de los océanos.

Historia de la geología

La geología, entendida en sentido amplio como el conocimiento de la estructura y los materiales que componen la superficie terrestre, ha estado presente en la vida del hombre desde sus orígenes. La utilización de la piedra como herramienta o arma se remonta al paleolítico, al igual que el uso de metales o arcillas. Aunque este tipo de explotación mineral se cultivó desde la prehistoria, el desarrollo diferenciado de esta área de conocimiento –aún sin este nombre– hubo de aguardar a los textos salpicados de mitos y leyendas de grandes pensadores como Aristóteles y los miembros de su escuela filosófica.

Procesos geológicos como las erupciones de volcanes o los terremotos se explicaban por la existencia divina, con una visión mitológica de lo que se llamaban las fuerzas telúricas. Sin embargo, en el siglo iv a.C. Aristóteles indicó que pudiera existir un flujo térmico subterráneo que generara desplazamientos en el subsuelo; antes, su maestro Platón había hablado de un océano subterráneo, llamado Tártaro, del que procedían los ríos.

Como en tantos otros aspectos, la huella de Leonardo da Vinci, cuyo monumento en Milán muestra la fotografía, dejó su impronta en el campo de la geología, al que el sabio italiano aportó la idea de los ciclos geoquímicos.

El camino que estaba siguiendo la ciencia sufrió un estancamiento en la Edad Media, época en la que se perdieron numerosos conocimientos que volverían a descubrirse con posterioridad. No obstante, en este periodo surgieron algunos inventos, en especial a partir del siglo xii, relacionados con la rudimentaria experimentación geológica en campos como la excavación de los primeros pozos artesianos en Francia o las explotaciones de las minas de carbón de las islas británicas y Europa central.

El notable desarrollo de la minería entre los siglos xvi y xviii favoreció a la geología. Uno de los avances más importantes fue la invención del microscopio, un instrumento que hizo posible estudiar en detalle las rocas y los minerales. A comienzos del siglo xvi, Leonardo da Vinci aportó la idea de los ciclos geoquímicos y el concepto de la isostasia; algo más tarde se publicó la primera descripción sistematizada de minerales.

En el siglo xviii, James Hutton planteó las primeras hipótesis magmáticas para el origen de las rocas, en un periodo del que datan los primeros cortes geológicos. Al término de esta centuria, Henri Becquerel impulsó las técnicas de estudio geológico al observar la inestabilidad de los átomos del radio y su descomposición, en un fenómeno que se describió como radiactividad.

El nacimiento de la geología como ciencia estructurada puede situarse a mediados del siglo xix. En ello fue esencial el surgimiento de corrientes opuestas al catastrofismo, una teoría ya abandonada que sostenía que cada uno de los momentos de la historia de la Tierra era diferente a los demás y merecía un estudio específico. Como contraposición se postuló el uniformismo, una teoría que defendía la permanencia de los procesos naturales con el transcurso del tiempo. Paralelamente, Charles Lyell y otros propusieron la hipótesis del actualismo, según la cual los fenómenos geológicos pretéritos tuvieron lugar de la misma forma que en la actualidad.

Ilustración de la obra de Charles Lyell Principios de Geología. El científico escocés se destacó como firme defensor del actualismo, hipótesis que defendía que los fenómenos geológicos se habían producido de igual manera en el pasado y en el presente.

Con la aceptación de los postulados uniformistas y actualistas, la geología encontró una base firme para su desarrollo. En este marco surgieron las hipótesis de la evolución de las especies por selección natural –sostenida por Charles Darwin– y del origen antiguo de los fósiles. La visión decimonónica de la naturaleza pasó a considerar que pequeños cambios progresivos a lo largo del tiempo son capaces de provocar modificaciones sustanciales en los organismos y su entorno, así como que de esta interrelación cambiante entre el medio físico y los seres vivos surge la evolución de las especies por mecanismos de adaptación.

Hubo que aguardar hasta los inicios del siglo xx para que germinara otra idea esencial en la geología actual: la deriva de los continentes, de la que surgió la teoría de la tectónica de placas. Alfred Wegener, su inspirador, propuso que el planeta exhibe un comportamiento dinámico, según el cual las masas terrestres se mueven y se separan o colisionan entre sí para dar lugar a los rasgos orográficos y a los grandes procesos geológicos. Esta idea, junto al avance vertiginoso experimentado por la tecnología, ha sido clave en la evolución de la geología desde el siglo xx.

Topografía y cartografía

Merced a los rudimentarios conocimientos sobre topografía que tenían las civilizaciones antiguas, como las mesopotámicas y la egipcia, fue posible construir las pirámides y otros monumentos mediante orientaciones casi perfectas. Existe constancia de que en los valles de los ríos Tigris y Éufrates se hacían mediciones topográficas.

Los egipcios, por su parte, empleaban varas de madera y tenían instrumentos específicos para trazar ángulos rectos. En la antigua Grecia se inventó el gnomon, una especie de reloj solar utilizado para las observaciones astronómicas al modo de una fina barra vertical que proyecta su sombra sobre un plano inclinado.

En otro orden de cosas, la teoría de los meridianos del griego Hiparco, que más tarde perfeccionaría Martín de Tira, permitió conocer la posición de un punto sobre la superficie. Los navegantes griegos, al desconocer la brújula –inventada en China y traída a Occidente con la expansión del islam–, no se alejaban de las costas y usaban una regla graduada de madera para medir distancias.

En el desarrollo de las observaciones astronómicas han influido, siquiera tangencialmente, múltiples descubrimientos, algunos tan sencillos como el reloj solar (foto de reloj de sol medieval) y otros mucho más complejos, como el anteojo astronómico o telescopio (en la imagen, telescopio de Galileo).

En el desarrollo de las observaciones astronómicas han influido, siquiera tangencialmente, múltiples descubrimientos, algunos tan sencillos como el reloj solar (foto de reloj de sol medieval) y otros mucho más complejos, como el anteojo astronómico o telescopio (en la imagen, telescopio de Galileo).

Con su conquista de Egipto, los romanos adquirieron los conocimientos y técnicas de este pueblo. Hacia el año 15 a.C., Vitrubio desarrolló una versión mejorada del odómetro, el primer aparato para medir la distancia. Se trataba de una gran rueda sobre un armazón que, al arrastrarse, depositaba una pequeña piedra en un recipiente por cada vuelta completa. Contando las piedras se sabía el número de vueltas que había dado y, como se conocían las medidas de la circunferencia, se podía calcular la distancia recorrida.

Después del Renacimiento proliferaron los inventos en mecánica y óptica. Especialmente destacable fue el perfeccionamiento del trabajo de las lentes y espejos, debido a artesanos flamencos y neerlandeses, que condujo a la invención del microscopio y el anteojo astronómico.

A mediados del siglo xix, Aimé Laussedat trazó planos de edificios y pequeños terrenos mediante fotografías con un método llamado fotogrametría ordinaria. A partir de ese momento, la topografía clásica fue mejorando en exactitud y precisión. En los inicios del siglo xx, Carl Pulfrich aplicó el principio de la visión en relieve para realizar medidas estereoscópicas en fotografías con el estereocomparador, un aparato que obligaba a calcular las coordenadas punto por punto de forma matemática. Ya en la década de 1960 comenzaron a medirse las distancias por medios electrónicos y, desde 1970, los aparatos más útiles para las tareas topográficas son los satélites artificiales.

Los conocimientos cartográficos

Con el objetivo de dejar constancia de sus conocimientos sobre los territorios, los pueblos antiguos desarrollaron técnicas propias. Según se cree, en la prehistoria se realizó un tipo de mapa cuyas trazas son apreciables en dibujos encontrados en cuevas y aún no descifrados. Grabados en madera o tablas de arcilla o pinturas sobre pieles de animales son algunas de las técnicas empleadas en esas muestras remotas del origen de la cartografía.

Entre esos mapas primitivos hay que citar las cartas de navegación de los aborígenes de las islas Marshall, hechas en una estructura de cañas sobre la que se sujetaban valvas que representaban islas y cañas onduladas a modo de corrientes marinas. Estas cartas sirvieron a los polinesios para surcar el océano Pacífico y orientarse en la miríada de sus pequeñas islas.

Los babilonios, por su parte, realizaron tablas de arcilla con los puntos cardinales y una división de la circunferencia en grados sexagesimales. Este sistema de numeración tuvo gran influencia en la descripción cartográfica de los puntos terrestres.

Mapa representado en un manuscrito del greco-egipcio Claudio Tolomeo. Los antiguos griegos pensaban que la Tierra era plana y que sólo abarcaba desde la India hasta el Mediterráneo occidental.

En la Grecia primitiva se seguía pensando que la Tierra era plana y que el mundo conocido se extendía desde la India hasta el Mediterráneo occidental. Aunque los conceptos de escala y medidas utilizados eran imperfectos, sirvieron de base para desarrollar la idea de longitud y latitud geográfica.

En el siglo iv a.C. se extendió el concepto de la Tierra como una esfera. Hacia el año 350 a.C., Aristóteles presentó seis argumentos que lo demostraban, en un tiempo en el que se establecieron con cierta solidez los conceptos de ecuador y de trópico. A partir de estas nociones se determinó la inclinación del eje terrestre y se fragmentó la superficie del planeta en franjas climáticas.

La época romana supuso un retroceso en la evolución de la cartografía. Esta tendencia se acentuó durante los inicios de la Edad Media, hasta que, con la importación desde Oriente de la brújula, se recuperó el interés por esta disciplina. Se desarrolló entonces un tipo de mapa que mostraba el relieve de las costas, los puertos y la zona mediterránea. La cartografía experimentó un cambio sustancial gracias a los árabes, que recuperaron los conocimientos de los griegos y los combinaron con influencias de Oriente (la India y China) y con sus propias aportaciones.

Desde que Cristóbal Colón arribase a América, los cartógrafos de la Corona española centraron su atención en la geografía del Nuevo Continente. En la imagen, detalle de un mapa de Sudamérica levantado por Abraham Ortelius a finales del siglo XVI.

El nacimiento de la cartografía moderna se ha dado en situar en el siglo xv, ligado a tres acontecimientos fundamentales: la invención de la imprenta, la relectura de obras antiguas guardadas en los monasterios medievales o recuperadas por los árabes, y los descubrimientos geográficos, principalmente de los navegantes portugueses y españoles. Tras los primeros viajes a América de Cristóbal Colón, los cartógrafos españoles concentraron su atención en el Nuevo Mundo.

En el siglo xvii tuvo lugar un notable desarrollo cartográfico encabezado por franceses y neerlandeses. En los Países Bajos se crearon empresas editoriales como la de Willem Janszoon Blaeu, cuya obra más significativa fue el Novus Atlas. Conocida como Geografía Blaviana, es una obra de seis tomos con unos 400 mapas. Un siglo después, las necesidades militares hicieron que las grandes potencias europeas crearan servicios geográficos especializados que impulsaron la elaboración de mapas de forma más rigurosa.

El primer levantamiento topográfico relevante se debe a César-François Cassini. Reconocer el relieve tuvo gran importancia y propició que se desarrollaran varias técnicas alejadas de los métodos convencionales con el objetivo de lograr una representación lo más fiel posible. Así, se empezó con el sombreado y aparecieron las curvas de nivel, que actualmente se siguen utilizando.

La época moderna de la cartografía comenzó a mediados del siglo xviii merced a los numerosos avances científicos en trigonometría y astronomía. La fotografía aérea y la teledetección, la normativa para unificar símbolos y criterios en los mapas y la cartografía digital, basada en los recientes sistemas de información geográfica, caracterizan la situación de esta disciplina en los últimos tiempos.