La edad de la Tierra. Fósiles y estratos

Una de las vías que han permitido conocer más en profundidad la historia de la Tierra son los fósiles, término con el que se conoce a los restos de seres vivos (humanos, animales o plantas) desaparecidos hace miles de años pero cuyas huellas han permanecido en diferentes capas terrestres o estratos. Cabría decir que los fósiles son los testigos directos de la historia del planeta. Mediante su estudio, los científicos pueden reconstruir lo sucedido durante la formación de la Tierra, así como la edad de sus correspondientes estratos. También puede establecerse la evolución de las diferentes especies animales y vegetales que vivieron hace miles de años.

Por tal motivo es fundamental respetar los fósiles como reliquias que han pervivido en las rocas. En este patrimonio paleontológico se conservan datos e información de incalculable valor científico que facilitan el conocimiento sobre la especie humana, sus orígenes y su evolución.

La fosilización

La Tierra como planeta está en continua transformación. En este proceso permanente, los agentes geológicos depositan en las cuencas de sedimentación los materiales erosionados que conforman la corteza terrestre. Estos sedimentos se transforman en rocas que conservan los restos fósiles de animales y vegetales. Cuando los restos quedan enterrados por el sedimento, se inicia el proceso de fosilización.

Al fosilizarse, los materiales no se descomponen sino que se mineralizan, es decir, se convierten en una «huella» mineral que reproduce la forma y los detalles de ciertas partes del ser vivo desaparecido. Esta mineralización garantiza la supervivencia a lo largo del tiempo.

El francés Georges Cuvier (en la imagen, condecorado) y el inglés William Smith fueron dos de los primeros naturalistas que se ocuparon del estudio de los fósiles. El primero fue un precursor de la paleobiología, mientras que el segundo realizó importantes estudios de bioestratigrafía.

El francés Georges Cuvier (en la imagen, condecorado) y el inglés William Smith fueron dos de los primeros naturalistas que se ocuparon del estudio de los fósiles. El primero fue un precursor de la paleobiología, mientras que el segundo realizó importantes estudios de bioestratigrafía.

Por lo general, únicamente resisten las partes más duras. Sin embargo, si se dan las condiciones idóneas también pueden preservarse las blandas o incluso los seres enteros, como es el caso de los animales encontrados en suelos helados o los insectos atrapados en ámbar. Entre los hallazgos aparecen también excrementos de animales o huellas, por lo que la palabra fósil se puede aplicar a todas aquellas estructuras que se han conservado en los sedimentos por enterramiento.

Entre los fósiles que más interés han despertado se sitúan los dinosaurios, que desaparecieron súbitamente de la faz de la Tierra hace unos 65 millones de años. Durante los siglos xix y xx, una verdadera edad de oro para la búsqueda de fósiles, los científicos y los aficionados se embarcaron en peligrosas expediciones para localizar nuevos restos, que les llevaron incluso a realizar excavaciones en desiertos inhóspitos de Asia y otros lugares del globo.

Actualmente persiste el interés por estos restos, a lo que contribuye la acumulación permanente de nuevos hallazgos. El misterio de los dinosaurios ha alimentado la imaginación popular, tal como demuestran las aproximaciones a estos animales extintos en numerosas series documentales y películas cinematográficas.

El estudio de los fósiles

Desde la antigüedad se han encontrado fósiles de animales marinos lejos de las costas, un hecho que llevó a los filósofos griegos a pensar que esas zonas habían estado cubiertas por el mar en otras épocas. Aristóteles y otros miembros de su escuela filosófica observaron que determinadas rocas parecían imitar curiosamente algunas siluetas de seres vivos.

Con el triunfo del cristianismo, estos restos fósiles pasaron a considerarse como testimonio del Diluvio Universal. La idea de que los fósiles son restos de organismos que existieron en el pasado no empezó a cuajar en la mentalidad occidental hasta entrada la Edad Moderna.

El naturalista francés Georges Cuvier, que vivió a caballo entre los siglos xviii y xix, se interesó por indagar en los seres del pasado y descubrió que a través del estudio de los fósiles se pueden enunciar ciertas leyes sobre la evolución de la vida. Estos restos se empezaron a utilizar como indicadores de la antigüedad de los estratos geológicos: si se ordenaban los restos fósiles cronológicamente, era posible desarrollar una escala de edad relativa específica para los grupos de estratos.

Cuvier fue un precursor de la paleobiología, o estudio de los seres vivos de periodos geológicos pasados. En la misma época, el inglés William Smith impulsó la bioestratigrafía, ciencia que aplica la biología histórica a la geología con el fin de asignar a cada estrato una edad relativa. Para ello se sirvió de los fósiles como indicadores cronológicos y llegó a la conclusión de que las diversas especies vivieron en la Tierra durante un periodo de tiempo limitado y no volvieron a reaparecer. Sólo un razonamiento semejante podría explicar que figuraran únicamente en un espesor de estratos.

Estos hallazgos llevaron a formular la ley de la sucesión faunística, que sostiene que cada estrato puede ser identificado según los tipos de fósiles que tiene. De esta forma, los fósiles permiten datar los estratos terrestres, aportando una idea de su edad.

Entre los diversos tipos de fósiles tienen especial relevancia los llamados fósiles característicos o guía, muy útiles para establecer correlaciones entre los estratos. Algunos de ellos se encuentran en estratos superpuestos, mientras que otros aparecen únicamente en uno concreto; además, los presentes en las capas superior e inferior son diferentes, pertenecen a distintos periodos de la historia de la Tierra.

De este modo, si se encuentran los mismos fósiles en regiones lejanas entre sí, se podría afirmar que corresponden a un mismo periodo. Estos restos reciben, por razones obvias, el nombre de fósiles guía. Así sucede, por ejemplo, con los nummulites hallados en las rocas del Terciario Inferior, los dinosaurios del Mesozoico o los trilobites del Paleozoico.

La paleontología

La ciencia que se dedica al estudio de los restos de organismos del pasado se conoce como paleontología. Cuando se especializa en el estudio de los seres vivos a través de sus fósiles se denomina paleobiología y consta de dos especialidades: paleobotánica, centrada en el análisis de las plantas fósiles, y paleozoología, destinada a estudiar y clasificar los animales fósiles.

En el campo de la estratigrafía, las investigaciones de estas ciencias son de gran importancia, porque ofrecen, por ejemplo, datos esenciales para entender la evolución de la vida en el planeta. El uso de tecnologías modernas ha auspiciado un perfeccionamiento de los métodos empleados en la investigación de los yacimientos paleontológicos.

Los yacimientos, situados por lo general en zonas de rocas sedimentarias, son lugares ricos en fósiles. El yacimiento español de Atapuerca, en la imagen, es uno de los más importantes del mundo tanto por la cantidad como por la calidad de los restos extraídos.

En primer lugar, los paleontólogos buscan lugares en los que pueda existir material de estudio, un «yacimiento de fósiles». Estos lugares suelen situarse en zonas de rocas sedimentarias. Una vez encontrado el yacimiento, se recopilan anotaciones sobre la información del lugar y las características del entorno, lo que permitirá interpretar correctamente la información del fósil. Se golpean las rocas mediante un pico de geólogo para localizar los fósiles, que se limpian con un pincel para retirar el polvo y la arena sin dañar la superficie del ejemplar.

Cada hallazgo se etiqueta con los datos correspondientes al lugar donde se ha procedido a la excavación, el estrato en el que se ha encontrado y la fecha. Finalmente, se estudia para extraer la información que pueda aportar; debe enfatizarse que éste es el único medio posible para hallar datos sobre la vida en los tiempos remotos. Mediante el estudio de los fósiles es posible establecer una idea general de los diversos tipos de organismos que vivieron a lo largo de la historia geológica de la Tierra, aunque aún faltan muchos fragmentos de esa historia que impiden reconstruir de forma detallada la evolución exacta de la vida en el planeta.

Esta clase de investigaciones ha llevado a establecer a grandes rasgos cómo fueron las diferentes cadenas evolutivas de las especies. El número total de fósiles que se han encontrado hasta ahora corresponde a unas 800.000 especies, una cifra que, según estimaciones aproximadas, supone un 40% del total de los seres vivos que habitaron la Tierra.

Fosilización y tipos de fósiles

Cuando un organismo se fosiliza pierde, por lo general, sus partes más blandas. En cambio, las más duras pueden mantenerse intactas o mineralizarse, recubrirse de otras sustancias o carbonizarse. Estos procesos han hecho posible la conservación, por ejemplo, de las valvas de los moluscos, los caparazones de los trilobites y los huesos de los vertebrados.

En el proceso de fosilización sólo se conserva, por lo general, la parte más dura del organismo, que, en el caso del trilobite (foto de la ilustración), es el caparazón.

Si se ha producido una fosilización normal, se pueden hallar las estructuras interiores de restos esqueléticos. Así sucede en las valvas de los moluscos, que a veces mantienen la capa interior nacarada. No obstante, entre los seres vivos que mejor fosilizan se cuentan los microorganismos, como puede apreciarse en los restos fosilizados de cápsulas de radiolarios, frústulas de conodontos o caparazones de microforaminíferos. Otras veces, el fósil se disuelve y deja un molde que mantiene las características externas del cuerpo original.

Cuando permanece el molde del resto esquelético, es posible que el fósil se haya formado por el depósito de un mineral en el agujero que deja el esqueleto en la roca una vez disuelto en aguas carbonatadas. Igualmente, se puede localizar otra variedad de fósil a través de las marcas que producen en rocas sedimentarias algunos restos orgánicos como partes de un insecto o las hojas de una planta.

Los organismos que no tienen partes esqueléticas también pueden crear impresiones fósiles dejando su huella en rocas de textura fina. Se han llegado a conservar incluso las actividades orgánicas. Tal es el caso de los excrementos (coprolitos), los huevos fósiles (por ejemplo, de dinosaurio) o las marcas que han dejado los animales carnívoros en los huesos de los vertebrados.

De la misma forma se conservan huellas de animales sobre superficies blandas, como las icnitas en el caso de los dinosaurios. También existen fósiles químicos, que son sustancias de origen orgánico presentes en las rocas y que indican que en ellas hubo un ser vivo que no pudo fosilizar. Por lo general, se conservan sólo partes aisladas de los cuerpos. En las plantas se pueden hallar incluso fósiles de polen o tallos, y entre los animales se fosilizan a menudo vértebras o dientes.

La plataforma continental es la zona que ofrece las condiciones óptimas para el proceso de fosilización. En ella se encuentra una amplia gama de seres vivos y los sedimentos se acumulan de forma más rápida. También se puede producir fosilización en los fondos de pantanos o lagunas. Los fósiles se conservan sobre todo en rocas calizas y arcillas y, con menos frecuencia, en areniscas y pizarras arcillosas. Como norma general, se consideran fósiles sólo aquellos restos cuya procedencia es de más de diez mil años de antigüedad.

Junto a las arcillas, las rocas calizas, como la de la ilustración, son los lugares donde se conservan más cantidad de fósiles.

Desde un punto de vista general se ha dado en distinguir tres grandes grupos de fósiles: los de homínidos (restos de humanos), animales y vegetales. En los apartados siguientes se estudia con más detalle cada uno de estos grupos.

Homínidos fósiles

Se llama homínidos fósiles a los restos encontrados de seres humanos que habitaron la Tierra desde hace más de cuatro millones de años. Se trata de unos hallazgos de gran valor notablemente difíciles de encontrar.

Estos restos permiten plantear una aproximación a la evolución de la especie humana. En la actualidad no existe un acuerdo unánime en la comunidad científica para establecer cuál sería el árbol genealógico definitivo de la evolución del hombre, fruto de la relación entre los homínidos fósiles y la especie humana tal como se conoce. Sin embargo, los diferentes estudios y teorías surgidos de las investigaciones permiten comprender mejor la especie y su desarrollo.

Los científicos consideran que los restos de homínidos fósiles corresponden a los antepasados de la especie actual. Se agrupan en dos géneros: Australopithecus, los más antiguos y con resemblanzas de los grandes simios, y Homo, que aparecieron hace unos dos millones de años. La evolución humana se extiende durante el Cuaternario, y el desarrollo cultural tuvo lugar en el Holoceno. La tabla 1 muestra las características de los homínidos fósiles más importantes.

El resto de homínido más antiguo del que se tiene conocimiento fue encontrado por el paleontólogo Michel Brunet en el Chad en el año 2002. Es un cráneo de unos seis o siete millones de años de antigüedad, al que se bautizó como Toumaï. Aunque posee gran parecido con el cráneo de un chimpancé, presenta los dientes caninos pequeños y el esmalte de mayor grosor que el de un simio. Además, en la base del cráneo tiene una zona en la que se anclaban los músculos, lo que hace pensar que probablemente caminaba erguido.

Fósiles animales

Los diferentes restos que han dejado los animales que vivieron en la Tierra hace millones de años son abundantes y variados. A través de los estudios científicos que se han realizado sobre los fósiles hallados es posible hacerse una idea de las características de la fauna del pasado y, por tanto, de las condiciones ambientales y los cambios que se produjeron en el planeta.

Atendiendo a los diversos tipos de fósiles encontrados se puede establecer una clasificación sistemática de los mismos. La más elemental distingue entre animales vertebrados e invertebrados, donde estos últimos presentan una rica variedad y diversificación de especies.

La variedad de fósiles vertebrados se encuentra escasas veces de forma aislada y nunca en posición de vida. En el registro geológico, estos fósiles no son muy abundantes y tienen gran interés para la paleontología. El género humano se considera parte de este conjunto. En el grupo se encuentran los anfibios, los reptiles, las aves y los mamíferos. Como tipos de fósiles de vertebrados pueden referirse los fragmentados (huesos sueltos) y los ejemplares completos, con todos los huesos.

Entre los fósiles animales pueden encontrarse restos de vertebrados y de invertebrados, de los que las imágenes muestran sendos ejemplos: al primer grupo corresponde el fósil de reptil (un dinosaurio joven del Cretácico), mientras que al segundo pertenece el caparazón de molusco (un ammonite del Devónico).

Entre los fósiles animales pueden encontrarse restos de vertebrados y de invertebrados, de los que las imágenes muestran sendos ejemplos: al primer grupo corresponde el fósil de reptil (un dinosaurio joven del Cretácico), mientras que al segundo pertenece el caparazón de molusco (un ammonite del Devónico).

Dentro de los invertebrados adquieren especial relevancia los fósiles de moluscos. Este grupo del reino animal es muy abundante en el registro fósil, con hallazgos desde el cámbrico superior. Sus miembros poseen el cuerpo compuesto por la cabeza, el pie y una masa visceral en un pliegue del manto que, además, tiene un caparazón interno calcáreo. Los bivalvos, encuadrados en ellos, son moluscos con caparazón externo de dos valvas. Se tiene conocimiento de ejemplares desde el Silúrico y en la época actual cuentan con numerosos representantes.

Dentro de los invertebrados se encuentran también los equinodermos y los foraminíferos. Los primeros son invertebrados marinos con una variada morfología, compuesta por formas de flor, estrelladas o fusiformes, entre otros ejemplos. En el Cámbrico Inferior surgieron los primeros ejemplares, que se conocen desde ese momento hasta la actualidad. Por su parte, los foraminíferos son organismos unicelulares cuya principal característica son los pseudópodos que utilizan para moverse, comer y construir el caparazón que les envuelve.

En otro grupo figuran los celentéreos o cnidarios. Hay restos de ellos desde el Cámbrico y, en la actualidad, tienen representantes vivos. Por su parte, los braquiópodos, invertebrados de vida marina, se conocen desde el Cámbrico Inferior; alcanzaron una gran distribución durante el Paleozoico, pero muchos grupos se extinguieron ya en el Mesozoico. En el Jurásico comenzó su declive. Hoy existen unos setenta géneros, frente a los dos mil géneros fósiles que se han analizado.

Briozoos, cefalópodos, poríferos y gasterópodos son grupos de animales vivos que poseen un rico registro de fosilización. Los briozoos son invertebrados celomados que poseen una masa visceral y una corona de tentáculos. Han aparecido restos fósiles desde el Ordovícico en sedimentos marinos. Los cefalópodos son moluscos con simetría bilateral y tentáculos cefálicos, con restos desde el Cámbrico Superior.

A su vez, los poríferos son metazoos simples y acuáticos. Son las clásicas esponjas, cuyos fósiles se remontan al menos al Cámbrico. Se han conservado por su esqueleto interno, formado por sustancias minerales o córneas. Finalmente, los gasterópodos, como los caracoles comunes, son moluscos fósiles de gran diversidad cuyos restos se remontan al Ordovícico.

Fósiles vegetales

Por sus propias características, los tejidos vegetales fosilizan con más dificultad que los animales. Los frutos o las flores, por ejemplo, no suelen conservarse en el registro fósil y sólo lo hacen partes más fuertes como los tallos leñosos o las hojas, elementos que pueden resistir la descomposición orgánica.

Las plantas tienen dos formas elementales de fosilización: mineralización e incrustación. En el proceso de mineralización, las sustancias vegetales se transforman en minerales. En cambio, el proceso de incrustación se produce con los vegetales acuáticos, gracias al efecto fosilizador que ejerce el agua que contiene carbonato cálcico sobre los organismos cuando su concentración es suficientemente elevada. Una vez convertidos en fósiles, los restos vegetales pueden formar la mayor parte de muchas rocas, como en el caso del carbón, las rocas calcáreas de origen orgánico vegetal o el petróleo.

Numerosas piedras de ámbar contienen en su interior restos de seres fosilizados. Aunque es más frecuente que estos fósiles sean de animales, también se conservan algunos elementos vegetales, como las plantas que se esconden en la pieza de la imagen.

Dado que raramente se mantiene un organismo vegetal entero y sólo se conservan partes o impresiones de sus formas, resulta muy complicado establecer una clasificación de los fósiles vegetales. Por este motivo puede suceder que una misma especie se denomine de diferentes formas según los diversos estudios realizados sobre las partes encontradas.

Los estratos

Se denomina estrato a cada una de las capas de roca sedimentaria de las que está formada la Tierra y que contienen restos fósiles que permiten conocer su edad. El estrato constituye, pues, la unidad litológica de origen sedimentario, la cual puede ser homogénea, contar con estructuras internas o tener divisiones en láminas (laminaciones paralelas, diferentes tamaños de grano, etc.). Los estratos pueden distinguirse visualmente o a través de las características de otros estratos de los que están separados mediante las superficies de estratificación.

Dado que el estrato es la unidad más simple, se utiliza para establecer la división de una secuencia estratigráfica. Los estratos se caracterizan por tener un espesor notable y una continuidad lateral y se ven limitados por superficies producidas por fenómenos erosivos o por los cambios en el ritmo de sedimentación.

No siempre los estratos están situados horizontalmente. En muchas ocasiones aparecen inclinados por la acción de fenómenos tectónicos, por estar depositados en superficies no niveladas o por el efecto de movimientos violentos. Cada uno de los procesos que ha sufrido la Tierra se produce con gran lentitud, de manera imperceptible, aunque en algunas ocasiones tienen lugar cambios rápidos que pueden observarse, como en el caso de los movimientos sísmicos o las erupciones volcánicas.

Los diferentes estratos de un terreno, conformados por diversas capas superpuestas de rocas sedimentarias, permiten datar la antigüedad de una zona geográfica. En la imagen, rocas estratificadas en un paraje del norte de África.

La unidad que se utiliza para medir el tiempo geológico es el cron (un millón de años). Esta unidad resulta útil desde la Era Terciaria. En cambio, para episodios anteriores, de los que no quedan formaciones geológicas al completo, resulta pequeña, al existir acontecimientos geológicos únicos que duraron decenas de millones de años y de los que se desconocen muchos datos, por sus registros incompletos. Es importante señalar que cada estrato es la representación del registro de un determinado periodo geológico. Con los datos obtenidos hasta ahora, puede decirse que la edad de la Tierra estimada es de 4.600 millones de años.

Los diferentes estudios y la sucesión paleontológica permiten establecer una columna estratigráfica que facilita la obtención de una escala del tiempo geológico. De esta forma se ha dado en configurar una división cronológica en la historia de la formación de la Tierra. Las grandes unidades de esta historia son: eón, era, periodo, época y edad.