1 ¿CÓMO ESTUDIAR TODO UN PLANETA?

El estudio del planeta implica para la ciencia retos considerables: uno es que el objeto de estudio es un gigantesco cuerpo sobre el que estamos, a una escala apenas comparable a la de las motas de polvo que hay sobre un edificio; otro reside en que el planeta es un sistema complejo, con muchas partes o subsistemas relacionados a través de procesos muy lentos en los que intervienen muchas variables.

Las ciencias que se embarcan en este difícil estudio son la geología y las ciencias medioambientales. Ambas son materias multidisciplinares que estudian los procesos relacionados con la composición, la estructura, la dinámica y la historia de la Tierra, las relaciones en los ecosistemas y la interacción del ser humano con todo ello.

Para ello, aplican métodos procedentes de la química, la física, la biología o las matemáticas, o relacionados con diversas ingenierías, con la construcción y con disciplinas sociales, como la demografía y la economía.

1.1 LA INVESTIGACIÓN EN LAS CIENCIAS GEOLÓGICAS Y MEDIOAMBIENTALES

La geología y las ciencias medioambientales se encuentran actualmente en auge, debido a la necesidad de conseguir recursos naturales y hacer un uso sostenible de ellos y a la obligación de minimizar los problemas ambientales y los riesgos geológicos. Los principales temas de investigación de estas ciencias son los siguientes:

• El estudio geológico del terreno, que incluye el análisis de minerales, rocas y suelos y el estudio de las formas del relieve y su historia geológica.

• Los procesos geológicos, hidrológicos y atmosféricos, como la tectónica de placas, el magmatismo, el metamorfismo, la orogénesis, el modelado del relieve, la diagénesis, la dinámica atmosférica, el ciclo hidrológico o el clima.

• Los riesgos geológicos derivados de las inundaciones, los deslizamientos y desprendimientos, los terremotos o la actividad volcánica, entre otros fenómenos.

• La diversidad y la dinámica de los ecosistemas, así como la influencia del ser humano en su equilibrio.

• Los problemas ambientales, como el agotamiento de los recursos naturales, la contaminación, la acumulación de residuos, la destrucción de los medios naturales, la extinción de especies o el cambio climático.

• La gestión del planeta, mediante la planificación para un uso sostenible de los recursos naturales y el cambio hacia un modelo de desarrollo sostenible.

Un estudio completo de un terreno debe incluir la recogida y el análisis de muestras de roca y análisis de las condiciones geológicas y medioambientales de la región.

Para abordar estos temas, la geología y las ciencias medioambientales utilizan métodos de estudio directos e indirectos.

Los métodos de estudio directos

Los métodos directos se aplican sobre las zonas del planeta a las que tenemos acceso (la atmósfera, la hidrosfera, la biosfera y la corteza terrestre). Son observaciones sobre el terreno o análisis de las muestras recogidas.

Los principales métodos de estudio directos son:

• Los estudios sobre el terreno (in situ). Se llevan a cabo en el lugar de estudio. Las herramientas tecnológicas han aumentado mucho el alcance y la precisión de estas observaciones. Así se estudian:

Los afloramientos de rocas, donde se pueden observar parámetros como su composición, su disposición, los pliegues y fracturas que los afectan, su grado de meteorización, los fósiles que contienen, etc.

La hidrosfera. En las aguas superficiales, incluidos los océanos, se pueden estudiar directamente su estado o su dinámica, incluso a gran profundidad. A los acuíferos se puede llegar mediante perforaciones.

La atmósfera y sus contaminantes se estudian mediante estaciones de medición situadas en superficie. En la actualidad, también se cuenta con medios aéreos que acceden a las capas más altas de la atmósfera.

La biosfera. Se estudia directamente su diversidad, la distribución de las especies, los movimientos migratorios, la actividad de las plantas o del fitoplancton, los comportamientos, etc.

• La recolección de muestras. Se pueden tomar partes de minerales, rocas, sedimentos, fósiles, agua, aire o seres vivos. Al recoger una muestra se registran la ubicación y la fecha de recogida, así como su disposición en la zona de estudio. Los materiales situados a cierta profundidad, como rocas del interior de la corteza o hielo de los glaciares, se obtienen mediante perforaciones con un taladro hueco (sondeos rotatorios) que recogen muestras cilíndricas llamadas «testigos».

• El análisis de muestras en el laboratorio. Las muestras de rocas y minerales se someten a métodos fisicoquímicos cuya finalidad es determinar la composición y algunas propiedades como la conductividad, la dureza, la densidad, la estructura cristalina. Las muestras biológicas pueden ser sometidas a análisis in vivo, que observan la actividad vital del organismo estudiado, o a pruebas in vitro para revelar detalles sobre su bioquímica.

Las redes de estaciones meteorológicas y de medición de contaminantes atmosféricos contienen sensores meteorológicos y analizadores automáticos que monitorizan concentraciones de contaminantes del aire.

Los métodos de estudio indirectos

Los métodos indirectos son técnicas que se aplican para estudiar partes del planeta a las que no podemos llegar, como el interior terrestre por debajo de la corteza.

Los principales métodos de estudio indirectos son:

• El método gravimétrico. Consiste en medir, con un gravímetro, el valor real de la gravedad en un lugar, y compararlo con el valor teórico. Permite detectar anomalías gravimétricas debidas a la presencia de zonas más o menos densas que la media bajo la superficie terrestre. Se utiliza, por ejemplo, en la búsqueda de yacimientos minerales.

• El método magnético. Se lleva a cabo midiendo, con un magnetómetro, el campo magnético real de una zona y comparándolo con el valor teórico esperado. Así se detectan anomalías magnéticas debidas a la presencia de yacimientos de rocas o minerales de hierro (que son magnéticos).

• El método geotérmico. Implica medir el flujo térmico, es decir, el calor que emite el interior de la Tierra hacia la superficie. También se registra el gradiente geotérmico, que es la variación de la temperatura con la profundidad a razón de unos 33 °C/km. Valores mayores que la media esperada pueden ser síntoma de la presencia de masas de magma bajo la litosfera.

• El método astronómico. Es el estudio de la composición de los meteoritos que caen a la Tierra. Se considera que estos cuerpos son restos de planetas que fueron similares a la Tierra pero se disgregaron en los primeros momentos de la formación del sistema solar. Así, la composición de estos cuerpos se considera similar a la de las capas internas de la Tierra: los menos densos serían similares a las rocas de la corteza, los intermedios, similares a las rocas del manto, y los metálicos, de mayor densidad, similares a los materiales del núcleo terrestre.

• El método sísmico. Consiste en emplear redes de sismógrafos para realizar un seguimiento preciso de la trayectoria y la velocidad de propagación de las ondas sísmicas que atraviesan la Tierra cuando se produce un terremoto. En la actualidad es tan preciso que se suele comparar con una especie de ecografía de la Tierra. Aporta mucha información sobre el estado físico, la densidad, la composición o incluso los movimientos de los materiales de las capas internas del planeta.

El método gravimétrico

Gravímetro Ejemplo de medición con el gravímetro

Microscopio con retícula Disco graduado

Indicador Cámara de vacío

Masa

Espejo

0 + Zona con menor gravedad que la media

Continente

Rocas menos densas

Rocas profundas más densas m El gravímetro puede detectar zonas de rocas con diferente densidad que la media.

El método geotérmico

Con un detector de calor se puede ver que en la Tierra hay zonas que emiten más radiación térmica que otras. Esto se debe a que bajo ellas se da una intensa actividad magmática. ¿Con qué estructuras geológicas crees que coinciden estas zonas?

El método sísmico

Sismógrafo Una red de sismógrafos puede detectar las ondas de los terremotos cuando se propagan a través del interior de la Tierra. La trayectoria y la velocidad de estas ondas cambian dependiendo del tipo de material que atraviesen y del estado físico en que este se encuentre. Así se puede obtener información acerca de la naturaleza del interior del planeta.

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1.2 OTRAS HERRAMIENTAS DE ESTUDIO

En la investigación geológica y ambiental son de gran importancia una serie de herramientas que nos ayudan a interpretar los datos obtenidos mediante los diferentes métodos de estudio.

Las más importantes son:

• Las representaciones gráficas. La representación en gráficos de los datos obtenidos mediante los estudios permite visualizarlos de una forma que facilita la obtención de conclusiones. Por ejemplo: los datos sobre las características geológicas de un lugar se resumen en mapas topográficos y geológicos, cortes geológicos y columnas estratigráficas; los datos sobre un ecosistema se resumen en redes tróficas y en pirámides ecológicas, etc.

• Los modelos. Son representaciones de la estructura o de la dinámica del objeto de estudio, o de la forma en la que tiene lugar un proceso. Por ejemplo, se pueden hacer modelos del clima de una zona, de un ecosistema, del proceso de formación de la Tierra y la Luna o de la estructura y la dinámica de la geosfera.

1 Cita los principales métodos de estudio geológico y medioambiental.

2 Explica qué se hace en el laboratorio con muestras de rocas y minerales extraídas de la geosfera.

3 Investiga sobre las estaciones meteorológicas y de medición de contaminantes atmosféricos y los parámetros que miden.

4 Recuerda lo que estudiaste en cursos anteriores y explica cómo se aplica el método sísmico para obtener información sobre la composición y la estructura de los materiales del interior terrestre.

5 Como supondrás, en el estudio de la Tierra intervienen profesionales de varias ramas de la ciencia y la ingeniería, así como personas formadas en el manejo de técnicas y equipos para la toma de muestras o la medición. Consulta en anayaeducacion.es la documentación sobre profesiones relacionadas con el estudio del planeta, escoge una y explica qué estudios tendrías que realizar si quisieras dedicarte a ella.

6 Estas fotografías tomadas desde satélites muestran tres zonas en dos momentos separados en el tiempo. Obsérvalas e indica por qué crees que disponer de este tipo de datos es un gran avance en la investigación geológica y medioambiental.