Isaac Asimov nueva guía de la ciencia ciencias físicas
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Tierra. La corteza lunar está también por completo libre de agua, y es pobre en todas las sustancias que se funden a temperaturas relativamente bajas, mucho más pobre de cuanto lo es la Tierra. Esto es una indicación de que la Luna, en cierto tiempo, se ha visto, rutinariamente, sometida a elevadas temperaturas. Supongamos, pues, que la Luna, en un momento de su formación, hubiera tenido una elevada órbita con su afelio grosso modo en su actual distancia al Sol, y en su perihelio en las proximidades de la órbita de Mercurio. Debió de haber orbitado de esta forma durante unos cuantos miles de millones de años antes de que una combinación de posiciones de la misma Tierra, y tal vez de Venus, tuviesen como resultado la captura de la Luna por parte de la Tierra. La Luna abandonaría su posición de pequeño planeta para convertirse en un satélite, pero su superficie mostraría aún las señales de su anterior perihelio parecido al de Mercurio. Por otra parte, los cristales pueden ser el resultado del calor local producido por el bombardeo meteórico que dio nacimiento a los cráteres de la Luna. Ahora bien, en el improbable caso de que la Luna se hubiese fisionado desde la Tierra, serían el resultado del calor producido por ese violento acontecimiento. En realidad, todas las sugerencias acerca del origen de la Luna parecen igual de improbables, y los científicos han llegado a murmurar que si la evidencia del origen de la Luna se considera con cuidado, la única conclusión posible es que la Luna no es realmente fuera de aquí, una conclusión, no obstante, que significa exactamente que deben continuar buscando pruebas adicionales. Existe una respuesta, y hay que encontrarla. La Tierra como líquido El hecho de que la Tierra esté formada por dos componentes fundamentales —el manto de silicatos y el núcleo níquel-hierro, cuyas proporciones se asemejan mucho a 141
las de la clara y la yema de un huevo— ha convencido a casi todos los geólogos de que el globo terráqueo debió de haber sido líquido en algún tiempo de su historia primigenia. Entonces su composición pudo haber constado de dos elementos líquidos, mutuamente insolubles. El silicato líquido formaría una capa externa, que flotaría a causa de su mayor ligereza y, al enfriarse, irradiaría su calor al espacio. El hierro líquido subyacente, al abrigo de la exposición directa, liberaría su calor con mucha más lentitud, por lo cual ha podido conservarse hasta ahora en tal estado. Como mínimo podemos considerar tres procesos a cuyo través pudo la Tierra haber adquirido el calor suficiente para fundirse, aun partiendo de un estado totalmente frío, como una agrupación de planetesimales. Estos cuerpos, al chocar entre sí y unirse, liberarían, en forma de calor, su energía de movimiento (energía cinética). Entonces, el nuevo planeta sufriría la compresión de la fuerza gravitatoria y desprendería más calor aún. En tercer lugar, las sustancias radiactivas de la Tierra —uranio, torio y potasio— producirían grandes cantidades de calor, para desintegrarse a lo largo de las edades geológicas. Durante las primera fases, cuando la materia radiactiva era mucho más abundante que ahora, la radiactividad pudo haber proporcionado el calor suficiente para licuar la Tierra. Pero no todos los científicos aceptan el hecho de esa fase líquida como una condición absoluta. Particularmente el químico americano Harold Clayton Urey cree que la mayor parte de la Tierra fue siempre sólida. Según él, en una Tierra sólida en su mayor parte podría formarse también un núcleo de hierro mediante una lenta disociación de éste. Incluso hoy puede seguir emigrando el hierro desde el manto hacia el núcleo, a razón de 50.000 t/seg. EL OCÉANO La Tierra resulta algo fuera de lo corriente entre los planetas del Sistema Solar al poseer una temperatura superficial que permite que el agua exista en los tres estados: líquida, sólida y gaseosa. Cierto número de mundos más alejados del Sol que la Tierra están esencialmente helados, como, por ejemplo, Ganimedes y Calisto. Europa posee un glaciar con una superficie que recubre todo su mundo y debe de existir agua líquida debajo, pero todos los demás mundos exteriores tienen sólo insignificantes trazas de vapor de agua en su superficie. La Tierra es el único cuerpo del Sistema Solar, por lo menos según sabemos hasta ahora, que posee océanos, una vasta colección de agua líquida (o cualquier líquido en general, si venimos al caso), expuesto a la atmósfera por arriba. En realidad, debería decir océano, porque el Pacífico, el Atlántico, el índico, el Ártico y el Antartico, son todos ellos océanos incluidos en un cuerpo conectado de agua salada, en el que la masa de Europa-Asia-África, los continentes americanos, y los pequeños cuerpos como la Antártida y Australia pueden considerarse islas. Las cifras estadísticas referentes a este «océano» son impresionantes. Tiene un área total de 205 millones de kilómetros cuadrados y cubre más del 71 % de la superficie de la Tierra. Su volumen, considerando que la profundidad media de los océanos tiene 3.750 m, es, aproximadamente, de 524 millones de kilómetros cúbicos, o sea, 0,15 % del volumen total del Planeta. Contiene el 97,2 % del agua de la Tierra, y es también nuestra reserva de líquido, dado que cada año se evaporan 128.000 km3 de agua, que revierten a la Tierra en forma de lluvia o nieve. Como resultado de tales precipitaciones, tenemos que hay unos 320.000 km3 de agua bajo la superficie de los continentes, y unos 48.000 km3 sobre la superficie, en forma de lagos y ríos. Visto de otra manera, el océano es menos impresionante. Con lo vasto que es, ocupa sólo el 1/4.000 de la masa total de la Tierra. Si imaginamos que la Tierra tiene el tamaño de una bola de billar, el océano representaría una película despreciable de humedad. Si uno se abre camino hasta la parte más profunda del océano, no nos encontraríamos más que a 1/580 de la distancia del centro de la Tierra, y todo el resto de esa distancia sería primero rocas y luego metal. Y, sin embargo, esa despreciable capa de humedad lo significa todo para nosotros. Las 142 primeras formas de vida se originaron allí, y, desde el punto de vista de la simple cantidad, los océanos aún contienen la mayor parte de la vida de nuestro planeta. En tierra, la vida se halla confinada a escasos metros de la superficie (aunque las aves y los aviones puedan hacer temporalmente salidas desde esa base); en los océanos, la vida ocupa permanentemente todo el reino, hasta profundidades de 12 kilómetros o más en algunos lugares. No obstante, hasta años recientes los seres humanos han ignorado las profundidades oceánicas, y en particular el suelo oceánico, como si el océano estuviese localizado en el planeta Venus. Las corroientes El fundador de la oceanografía moderna fue un oficial de Marina americano llamado Matthew Fontaine Maury. A sus 30 años se lesionó en un accidente, desgracia personal que trajo beneficios a la Humanidad. Nombrado jefe del depósito de mapas e instrumentos (sin duda, una sinecura), se obligó a sí mismo a la tarea de cartografiar las corrientes oceánicas. En particular estudió el curso de la Corriente del Golfo, que investigó por vez primera, en 1769, el sabio americano Benjamín Franklin. La descripción de Maury se ha hecho clásica en oceanografía: «Es un río en el océano.» Desde luego, se trata de un río mucho más grande que cualquier otro. Acarrea mil veces más agua por segundo que el Mississippi. Tiene una anchura de 80 km al principio, casi 800 m de profundidad, y corre a una velocidad superior a los 6 km por hora. Sus efectos de caldeamiento llegan hasta el lejano y septentrional archipiélago de las Spitzberg. Maury inició también la cooperación internacional en el estudio del océano. Fue la inquieta figura que se movió entre bastidores en una histórica conferencia internacional celebrada en Bruselas en 1853. En 1855 publicó el primer libro de oceanografía: Geografía física del mar. La Academia Naval en Annápolis honró a este investigador tomando, a su muerte, el nombre de Maury. Desde la época de Maury, las corrientes oceánicas han sido cuidadosamente cartografiadas. Describen amplios círculos, hacia la derecha, en los océanos del hemisferio Norte, y, hacia la izquierda en los mares del hemisferio Sur, en virtud del efecto Coriolis. La Corriente del Golfo no es más que la rama occidental de una corriente que circula en el sentido de las agujas del reloj en el Atlántico Norte. Al sur de Terranova, se dirige hacia el Este a través del Atlántico (la deriva noratlántica). Parte de la misma es rechazada por la costa europea en torno de las Islas Británicas y hacia la costa noruega; el resto es repelido hacia el Sur, a lo largo de las orillas del noroeste de África. Esta última parte, pasa a lo largo de las Islas Canarias, en la corriente de las
mandar la corriente hacia el Oeste a través del Atlántico (corriente norecuatorial). Alcanza así el Caribe, y el círculo comienza de nuevo. Un gran remolino en sentido contrario a las agujas del reloj mueve el agua a través de los bordes del océano Pacífico, al sur del Ecuador. Allí, la corriente, sorteando los continentes, se mueve al Norte desde el Atlántico hasta la costa occidental de Sudamérica, llegando incluso al Perú. Esta porción del círculo es la corriente fría de
que fue el primero que la describió hacia 1810). La combinación de la línea costera peruana se alia con el efecto Coriolis para mandar esta corriente hacia el Oeste, a través del Pacífico, exactamente al sur del Ecuador (la corriente sudecuatorial). Parte de este flujo se abre paso a través de las aguas del archipiélago indonesio en dirección al océano índico. El resto se mueve hacia el Sur, pasando por la costa este de Australia, y luego vuelve de nuevo hacia el Este. Estos remolinos de agua no sólo ayudan a mantener de alguna forma la temperatura oceánica, sino, indirectamente, también la de las costas. Existe aún una desequilibrada distribución de la temperatura, pero no tanta como ocurriría sin la presencia de las comentes oceánicas. 143
La mayor parte de las corrientes oceánicas se mueven con lentitud, incluso más lentamente que la Corriente del Golfo. Pero incluso a esa baja velocidad, se ven implicadas tan grandes zonas del océano que se mueven enormes volúmenes de agua. Enfrente de la ciudad de Nueva York, la Corriente del Golfo impulsa el agua hacia el Noroeste, pasando por una línea prefijada a un promedio de unos 45 millones de toneladas por segundo. También existen corrientes en las regiones polares. Las corrientes que siguen la dirección de las agujas del reloj en el hemisferio Norte, y en el sentido opuesto en el Sur, ambas consiguen mover el agua de Oeste a Este en el reducto de los Polos del círculo.
Al sur de los continentes de Sudamérica, África y Australia, una corriente rodea el continente de la Antártida de Oeste a Este a través del ininterrumpido océano (el único lugar de la Tierra donde el agua puede derivar del Oeste al Este sin encontrar tierra). Esta deriva de poniente en el Antartico es la mayor corriente oceánica de la Tierra, desplazando cerca de 100 millones de toneladas de agua hacia el Este a través de un punto dado, cada segundo. La deriva de poniente en las regiones árticas queda interrumpida por las masas de tierra, por lo que existe una deriva norpacífica y una deriva noratlántica. La deriva noratlántica es rechazada hacia el Sur por la costa occidental de Groenlandia, y las gélidas aguas polares pasan por Labrador y Terranova, por lo que se llama corriente del Labrador. La corriente del Labrador se encuentra con la Corriente del Golfo al sur de Terranova, produciendo una región de frecuentes nieves y tormentas. Los lados occidental y oriental del océano Atlántico son un estudio de contrastes. El Labrador, en el lado occidental, expuesto a la corriente del Labrador constituye una auténtica desolación, con una población total de 25.000 personas. En el lado oriental, exactamente en la misma latitud, se hallan las Islas Británicas, con una población de 55.000.000 de habitantes, gracias a la Corriente del Golfo. Una corriente que se mueva directamente a lo largo del Ecuador no está sujeta al efecto Coriolis, y puede avanzar en línea recta. Una corriente así, poco ancha y moviéndose en línea recta, se localiza en el océano Pacífico, avanzando hacia el Este durante varios miles de kilómetros a lo largo del Ecuador. Se la llama corriente de
Cromwell. Una corriente similar, algo más lenta, fue descubierta en el Atlántico, en 1961, por el oceanógrafo norteamericano Arthur E. Voorhis. Pero la circulación tampoco se confina sólo a las corrientes superficiales. El que las profundidades no puedan mantener una calma total resulta claro según varias formas indirectas de evidencia. En realidad, la vida en la parte alta del mar consume de continuo sus nutrientes minerales —fosfatos y nitratos— y lleva consigo estos materiales a las profundidades después de su muerte y, si no hubiera circulación, no volverían a ascender nunca más, con lo que la superficie quedaría agotada de estos minerales. Por otra parte, el oxígeno suministrado a los océanos por absorción desde el aire no se filtraría hacia las profundidades en un índice suficiente como para mantener la vida allí si no existiese una circulación de convección. En realidad, el oxígeno se encuentra en la adecuada concentración en el mismo suelo del abismo. Esto sólo se explica suponiendo que existen regiones en el océano en donde se hunden las aguas ricas en oxígeno de la superficie. El motor que pone en marcha esta circulación vertical es la diferencia de temperatura. El agua de la superficie del océano es enfriada en las regiones polares y, por lo tanto, se hunde. Este flujo continuo de agua que se hunde se extiende a todo lo largo del suelo del océano, por lo que, incluso en los trópicos, las aguas del fondo son muy frías, muy cerca del punto de congelación. Llegado el momento, el agua fría de las profundidades sube a la superficie, porque no tiene otro lugar adonde ir. Tras ascender, el agua se caldea y deriva hacia el Ártico o el Antartico, donde se hunde de nuevo. La circulación resultante se estima que conseguiría la mezcla completa del océano Atlántico, si algo nuevo se añadiera para que formase parte de esto, en unos 144 1.000 años. El gran océano Pacífico conseguiría tal vez lograr esta mezcla completa en 2.000 años. El Antartico es mucho más eficiente en suministrar agua fría que el Ártico. La Antártida tiene una capa de hielo diez veces mayor que el hielo del Ártico, incluyendo la masa de hielo de Groenlandia. El agua que rodea la Antártida, que es gélida por el hielo que se derrite, se extiende hacia el Norte en la superficie hasta que encuentra las aguas cálidas que derivan hacia el Sur desde las regiones tropicales. El agua fría de la Antártida, más densa que las aguas cálidas tropicales, se hunde por debajo en la línea de convergencia antartica, que en algunos lugares se extiende tan al Norte como hasta los 40° S. La fría agua antartica se extiende a través de todos los fondos de los océanos llevando consigo oxígeno (puesto que el oxígeno, como todos los gases, se disuelve con más facilidad y en mayores cantidades en agua fría que en la caliente) y nutrientes. La Antártida («la nevera del mundo») fertiliza así los océanos y controla el clima del planeta.
Las barreras continentales complican esta descripción general. Para seguir la circulación, los oceanógrafos han recurrido al oxígeno como trazador. Mientras el agua polar, rica en oxígeno, se hunde y se extiende, este oxígeno disminuye gradualmente a causa de los organismos que hacen uso del mismo. Por lo tanto, midiendo la concentración en oxígeno de las aguas profundas en varios lugares, se localiza la dirección de las corrientes profundas del mar. Esos mapas han mostrado que una de las corrientes principales fluye desde el océano Ártico hacia el Atlántico por debajo de la Corriente del Golfo y, en dirección opuesta, otro fluye desde el Antartico hacia el Atlántico Sur. El océano Pacífico no recibe un flujo directo desde el Ártico, pues el único paso es el poco amplio y muy somero estrecho de Bering. Por lo tanto, constituye el extremo de la línea del flujo profundo marino. El que el Pacífico norte constituya el callejón sin salida del flujo global, es algo que se muestra por el hecho de que sus aguas profundas son muy pobres en oxígeno. Grandes partes de este enorme océano se encuentran muy débilmente pobladas de formas vivientes y constituyen el equivalente de las zonas desiertas en las partes terrestres. Lo mismo puede decirse de los mares casi bloqueados por tierras como el Mediterráneo, donde la plena circulación de oxígeno y nutrientes se encuentra parcialmente ahogada. Una prueba más directa de esta descripción de las corrientes marinas profundas se obtuvo en 1957, durante una expedición oceanógrafica conjunta britániconorteamericana. Los investigadores emplearon un flotador especial, inventado por el oceanógrafo británico John Corssley Swalow, que está previsto para mantener su nivel a una profundidad de más o menos un kilómetro y medio, y equipado por un artilugio para mandar ondas sónicas cortas. A través de estas señales, el flotador puede arrastrarse mientras se mueve con las corrientes marinas profundas. De este modo, la expedición rastreó la corriente marina profunda en el Atlántico, a lo largo de su borde occidental. Los recursos del océano Toda esta información adquirirá importancia práctica cuando la población en aumento del mundo se vuelva hacia el océano en busca de más alimentos. Las «granjas marinas» científicas requerirán conocimientos acerca de estas corrientes fertilizantes, lo mismo que los granjeros terrestres necesitan conocimientos de los cursos de los ríos, del agua subterránea y de las lluvias. La actual cosecha de alimentos marinos — unos 80 millones de toneladas en 1980—, con una cuidadosa y eficiente administración puede incrementarse (según estimaciones) a más de 200 millones de toneladas por año, dejando a la vida marina el margen suficiente para mantenerse a sí misma de forma adecuada. (Naturalmente, se da por supuesto que no continuará nuestro curso actual de despreocupación, dañando y contaminando el océano, particularmente en aquellas porciones del mismo —cerca de las riberas continentales— que contienen y ofrecen a los seres humano la mayor porción de organismos marinos. Hasta ahora, no sólo estamos fracasando 'en racionalizar un uso más eficiente de los alimentos 145 marinos, sino que disminuimos su facultad de mantener la cantidad de alimentos que cosechamos en la actualidad.) El alimento no es el único recurso importante del océano. El agua marina contiene en solución vastas cantidades de casi todos los elementos. Hasta 4 mil millones de toneladas de uranio, 330 millones de toneladas de plata y 4 millones de toneladas de oro se hallan en solución en los océanos, pero en una dilución tan grande que imposibilita su extracción práctica. Sin embargo, tanto el magnesio como el bromo se consiguen en la actualidad del agua del mar a escala comercial. Además, una importante fuente de yodo la constituyen las algas secas, las plantas vivientes que, previamente, han concentrado el elemento del agua marina en una proporción tal que los humanos nunca podrán imitar provechosamente. Del mar se extraen materias más prosaicas. De las relativamente someras aguas que bordean Estados Unidos, se consiguen cada año 20 millones de toneladas de cascaras de ostras, que se utilizan como valiosísima fuente de piedra caliza. Por añadidura, 50 millones de metros cúbicos de arena y de grava se extraen de una forma parecida. Esparcidos por las porciones más profundas del suelo oceánico se encuentran nodulos metálicos que se han precipitado a partir de algunos núcleos tales como guijarros o dientes de tiburón. (Se trata de algo análogo, en el océano, a la formación de una perla de un grano de arena en el interior de una ostra.) Por lo general se les llama nodulos de manganeso porque son muy ricos en este metal. Se estima que existen 31.000 toneladas de tales nodulos por cada kilómetro cuadrado del suelo del Pacífico. No obstante, el obtenerlos en ciertas cantidades es bastante difícil, y su solo contenido en manganeso no los hace de utilidad en las condiciones actuales. Sin embargo, los nodulos contienen también un 1 % de níquel, un 0,5 % de cobre y un 0,5 % de cobalto. Esos constituyentes menores hacen a los nodulos más atractivos de lo que serían de otra forma. ¿Y qué hay del 97 % de los océanos que es en realidad agua, más materiales en disolución? Los estadounidenses emplean 30.000 metros cúbicos de agua por persona y año, para beber, para lavarse, para la agricultura, para la industria. La mayoría de las naciones son menos generosas en su uso, pero, para el mundo en general, se emplean 18.000 metros cúbicos por persona y año. Sin embargo, toda esa agua debe ser agua dulce. Así, pues, el agua marina carece de valor para estos fines. Naturalmente, existe una gran cantidad de agua dulce en la Tierra en sentido absoluto. Menos del 3 % de toda el agua de la Tierra es agua dulce, aunque eso aún representa unos 120 millones de metros cúbicos por persona. Pero las tres cuartas partes no están disponibles para su uso, pues se mantiene apartada en los casquetes de hielo permanentes que cubren el 10 % de la superficie terrestre del planeta. El agua dulce de la Tierra, pues, se reduce a unos 30 millones de metros cúbicos por persona, y es constantemente repuesta por las lluvias, que representan hasta 1,5 millones de metros cúbicos por persona. Podríamos argüir que la lluvia anual se eleva a 75 veces la cantidad empleada por la raza humana, y que, por lo tanto, sigue habiendo una gran cantidad de agua dulce. Yüklə 3,98 Mb. Dostları ilə paylaş:
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