II. ANTECEDENTES CIENT�FICOS
EN LAPSOS hist�ricos de estancamiento u oscurantismo del conocimiento, se han gestado grandes ideas del pensamiento a veces encontradas. Por ejemplo, durante el periodo de 1775 a 1825, fueron muy discutidas las teor�as del neptunismo y del plutonismo. Con la primera, Abraham G. Werner, en 1787, defend�a que las rocas volc�nicas de la litosfera se deb�an a la acci�n del agua (Neptuno, dios del mar); la segunda teor�a, propuesta por J. Hutton (1726-1797) aseguraba que estas mismas rocas eran el producto exhumado del enfriamiento del magma proveniente del interior de la Tierra a trav�s de volcanes.
Al mismo tiempo se debat�an otras dos teor�as, la del catastrofismo y la del uniformitarismo. La catastrofista, defendida tenazmente por G. Cuvier (1769-1832), explicaba que la conformaci�n actual de nuestro planeta era el resultado de cambios s�bitos, movimientos violentos y de corto periodo que acontec�an en la litosfera a nivel mundial. Estos movimientos catastr�ficos eran de tal magnitud que debido a ellos ciertas especies de flora y fauna desaparec�an s�bitamente para dar lugar al surgimiento de otras especies org�nicas totalmente diferentes a las que les anteced�an. En estos conceptos se basa la teor�a de las creaciones sucesivas.
Otros naturalistas observaban que, por lo general, se encontraban formas biol�gicas con caracter�sticas intermedias entre los grupos m�s antiguos y los m�s j�venes, formas que, aparentemente, representaban los eslabones en la evoluci�n de las formas org�nicas m�s primitivas hacia las m�s recientes, por lo que no aceptaban la idea del catastrofismo biol�gico. Estas ideas fueron defendidas por J. B. Lamarck (1774-1829) y St.Hilaire (1772-1894), y posteriormente fundamentadas biol�gicamente por Charles Darwin (1809-1882). Como sabemos, despu�s de un siglo de haber propuesto su idea sobre el origen de las especies y su evoluci�n natural, la teor�a del naturalista ingl�s a�n es tema de fuerte controversia.
En contraste con la teor�a del catastrofismo, exist�a otra, la del uniformitarismo, que ten�a como principio que "El presente es la clave del pasado". Propuesta por James Hutton entre 1785 y 1788, y denominada uniformitarismo por Charles Lyell en 1830, propone que los cambios fisiogr�ficos y estructurales de la Tierra se deben a procesos geol�gicos gobernados por leyes fisicoqu�micas que act�an en forma permamente y no catastr�fica. Sin embargo, la teor�a no niega los movimientos s�smicos ni los volc�nicos, entre otros fen�menos que ocurren en forma s�bita y catastr�fica, pero los explica como el reflejo de inestabilidades corticales locales, resultado de movimientos regionales y aun mundiales.
Como veremos m�s adelante, las teor�as sobre el desarrollo y la conformaci�n de la Tierra, por un lado, y sobre el origen y evoluci�n de la vida, por el otro, dieron como consecuencia la concepci�n de otras dos teor�as: la fijista y la movilista, no menos discutidas e igualmente importantes para la comprensi�n de nuestro planeta.
La teor�a fijista afirma que la distribuci�n geogr�fica de los grandes bloques continentales y la evoluci�n geol�gica de �stos han estado gobernadas por esfuerzos verticales de la corteza terrestre, y que los movimientos horizontales de las grandes cadenas monta�osas son consecuencia de los primeros. A mediados del siglo pasado, los ge�logos W. B. Rogers y H. D. Rogers determinaron que los sistemas monta�osos de los Montes Apalaches, en la porci�n oriental de Estados Unidos, estaban formados por secuencias de sedimentos de varios kil�metros de espesor que se depositaron originalmente en un ambiente marino de aguas someras. James-Hall sugiri� en 1859 que esa porci�n oriental de Estados Unidos se hab�a hundido paulatinamente hasta conformar una fosa y que, posteriormente, por esfuerzos compresionales, los sedimentos contenidos en ella se plegaron y se rompieron, dando lugar a la formaci�n de la Cordillera de los Apalaches (Figura 1).
Esta idea complementaba la de los Rogers, al afirmar que la corteza terrestre se hund�a a la misma velocidad con que se depositaban los sedimentos, de tal suerte que el ambiente sedimentario marino siempre fue el mismo durante un tiempo geol�gico considerable; adem�s, este ambiente de dep�sito se form� en una franja angosta, paralela al borde continental, en forma de prisma en donde se hab�an depositado sedimentos similares con un espesor de 15 km. Las franjas angostas de este tipo, elongadas con secuencias gruesas de sedimentos repetitivos, fueron denominadas geosinclinales por J. D. Dana en 1873.
El concepto de geosinclinal propuesto por Dana caus� una verdadera revoluci�n en la comunidad cient�fica de aquella �poca; tan es as� que durante el presente siglo se han presentado diversas variantes, manejadas por los investigadores bajo criterios completamente distintos: tect�nicos, petrol�gicos o estratigr�ficos. J. Aubouin, en 1965, sintetiz� las diferentes concepciones y caracterizaciones sobre el modelado del geosinclinal propuestas por M. Stille (1935-1940), M. Kay (1951), W. C. Krumbein y L. L. Sloss (1963) y P. C. Badgley (1965).
P. J. Wyllie, en 1971, clasific� los geosinclinales seg�n su secuencia sedimentaria, y las rocas �gneas asociadas, en diversas provincias geogr�ficas: Atl�ntico, Arco Isl�ndico y Mar de Jap�n.
La controversia cient�fica fundamental no fue en s� la discusi�n sobre la presencia
o ausencia del prisma sedimentario, emplazado en una cuenca elongada denominada
geosinclinal, puesto que geomorfol�gicamente estos rasgos tectono-estratigr�ficos
existen, sino que el conflicto cient�fico se suscit� al tratar de explicar los
mecanismos geodin�micos de su formaci�n y evoluci�n dentro del contexto de la
nueva tect�nica global.
Figura 1. La evoluci�n geol�gica del Oc�ano Atl�ntico es el resultado de la
separaci�n de los continentes africano y americano, en forma intermitente. Durante
el Prec�mbrico, hace m�s de 570 millones de a�os (m. a.), el continente africano
se separ� del americano (a). La separaci�n continu� y dio origen al protoatl�ntico
(b). Entre el Carbon�fero y el P�rmico (350-286 m. a.), la corteza oce�nica
fue asimilada por el bloque continental de Am�rica y se acercaron los dos continentes
(c). En el Permo-Tri�sico (250-225 m. a.), los dos continentes se impactaron
y se form� la cordillera de los Apalaches (d). Del Jur�sico al Reciente
(180 m. a. a la actualidad), los dos continentes se separan para dar lugar al
actual Oc�ano Atl�ntico (e).
Las interpretaciones simples sobre los movimientos de la corteza terrestre fueron inadecuadas y obsoletas en la medida en que el conocimiento cient�fico se enriquec�a en forma multidisciplinaria e interdisciplinaria con la obtenci�n de nuevos datos, o bien cuando la informaci�n previa se organizaba y reinterpretaba de acuerdo con los criterios del avance cient�fico de la �poca. En ambos casos se manifestaba la necesidad de intensificar los estudios de geolog�a y de las ciencias auxiliares dentro de una concepci�n m�s ambiciosa, que involucrara los procesos geol�gicos en forma din�mica. Una gran cantidad de informaci�n la generaron la geof�sica y la geolog�a marinas.
Tomando como base estas nuevas inquietudes se revivieron y reconsideraron los postulados propuestos por Alfred Wegener en 1915, en su libro El origen de los continentes y de los oc�anos, en el que el autor propone que los sistemas monta�osos son consecuencia de la migraci�n lateral que han sufrido los continentes a trav�s de la historia geol�gica del planeta, mecanismo que Wegener denomin� deriva continental (Figura 2).
Esta teor�a es opuesta a la que propusieron los fijistas o inmovilistas, mencionada en p�rrafos anteriores, la cual sostiene que los continentes han permanecido pr�cticamente en la misma situaci�n geogr�fica durante toda la historia de la Tierra.
El concepto sobre la movilidad de los continentes no es original de Alfred Wegener, ya que la idea surgi� cuando los naturalistas del siglo XVII observaron que la costa occidental de �frica podr�a ensamblarse con la porci�n oriental de Am�rica del Sur, tal como lo sugirieron E. Bacon en 1620 y posteriormente A. Snider-Pelligrini entre 1857 y 1858. El primero no dio ninguna explicaci�n cient�fica, fuera de la correspondencia geom�trica de ambas costas. En cambio el segundo colect� una serie de plantas f�siles en rocas del Paleozoico, en Europa y en la parte oriental de Estados Unidos, para demostrar la correspondencia de los dep�sitos rocosos. Snider fue uno de los primeros naturalistas que elaboraron un esquema global del ensamble entre los continentes (Figura 3).
Adem�s de la idea de la separaci�n de masas continentales, exist�a otra, de
afinidad inmovilista, que explicaba que la aparente correspondencia litoral
de los continentes de �frica y de Am�rica del Sur se deb�a a que el Oc�ano Atl�ntico
era un gran valle fluvial que se inund� durante el Diluvio Universal (F. Placet,
1658). Esta misma idea prevaleci� durante dos siglos, y hasta Alexander von
Humboldt, brillante científico alem�n, la aceptaba.
Figura 2. El cient�fico alem�n Alfred Wegener, en su obra de 1915 El origen
de los continentes y de los oc�anos, concibi� la idea de un solo continente
circundado por el Mar de Tethys. Las zonas con puntos son corteza continental,
inundada por mares someros; las zonas negras son el continente expuesto. Panthalasa
era el antiguo Oc�ano Pac�fico (m. a. = millones de a�os).
Figura 3. a) Francis Bacon en 1620 y, dos siglos y medio m�s tarde, F.
Snider P. ya hab�an concebido la idea del ensamble de los continentes con base
en la configuraci�n de sus bordes y en el contenido de plantas f�siles en las
rocas. b) En modelos como �ste son contempor�neos y no difieren grandemente
de aquellos propuestos en siglos pasados. Su diferencia estriba en que ahora
toman en consideraci�n factores tales como cadenas monta�osas, secuencias estratigr�ficas,
contenido f�sil, edades radiom�tricas y anomal�as magn�ticas, entre otros.
La movilidad de los continentes tambi�n fue considerada factible por George Darwin —hijo del eminente cient�fico ingl�s Charles Darwin— quien junto con O. Fisher explicaba su teor�a invocando el desprendimiento de un fragmento de la Tierra que dio origen a nuestro sat�lite, la Luna, y gener� as� la gran depresi�n del Oc�ano Pac�fico.
El conocimiento formal sobre el desplazamiento de las masas continentales con apoyo de datos cient�ficos surgi� a principios de este siglo con H. B. Barker, F. B. Taylor y Alfred Wegener. Los dos primeros cient�ficos ensamblaron las masas continentales tomando en cuenta la continuidad de las cadenas monta�osas de los continentes: americano, europeo, africano y australiano (Figura 4). Por otro lado, Alfred Wegener, entre 1912 y 1915, colect� muestras de restos f�siles, midi� estructuras geol�gicas e hizo estudios petrogr�ficos y estratigr�ficos en ambos lados del Oc�ano Atl�ntico. En ellos comprob� la afinidad y correspondencia de las secuencias rocosas depositadas hace 400 000 000 de a�os en un supercontinente �nico de edad paleozoica, al que denomin� Pangea (Figuras 5 a 7).
De acuerdo con el cient�fico alem�n Alfred Wegener, Pangea empez� a fracturarse hace unos 200 000 000 de a�os, los fragmentos resultantes se separaron entre s� debido a las fuerzas generadas por la rotaci�n de la Tierra, migrando algunos segmentos hacia el oeste mientras, a causa de la fuerza de las mareas, otros se desplazaban hacia el oriente. Wegener sosten�a que conforme los continentes migraban hacia el oriente (Norte y Sudam�rica), su borde frontal encontraba resistencia en su camino, provoc�ndose una compresi�n y plegamiento que deb�a ir formando sistemas monta�osos en el borde occidental del continente americano.
Esta hip�tesis sobre los procesos que causaron la deriva continental propuesta
por Wegener no fue aceptada por la comunidad cient�fica de su tiempo, esencialmente
por ser insostenible por las leyes f�sicas. Adem�s de que, geol�gicamente, las
cordilleras monta�osas a lo largo del borde occidental del continente americano
tienen edades anteriores al rompimiento del megacontinente. No obstante la gran
controversia que suscit� la hip�tesis de A. Wegener, los cient�ficos s� aceptaron
la validez de sus observaciones y conclusiones de ambos lados del Atl�ntico
sur.
Figura 4. Ensamble de los fragmentos continentales con base en la continuidad de las cadenas monta�osas de m�s de 260 m. a. (alineaciones con l�neas discontinuas), y de los escudos del Prec�mbrico de m�s de 1 700 m. a. (zonas negras). Edward Bullard, en 1969, reconstruy� el megacontinente tomando en cuenta el traslape y los espacios m�nimos de los bordes continentales.
Figura 5. El megacontinente Pangea hace 200 m. a.
M�s tarde, el ge�logo Arthur Holmes, apoyado fervientemente por su contempor�neo,
el geof�sico F. A. Vening Meinesz, propuso entre 1927 y 1929 que un posible
mecanismo din�mico para explicar el gran movimiento de masas continentales podr�a
deberse a corrientes convectivas generadas en las rocas fundidas del manto superior,
que es la zona situada en la base de la litosfera. Las corrientes de convecci�n
son debidas a la transmisi�n de calor en las rocas, producida por energ�a radiactiva
de las mismas. Esto es, las zonas t�rmicamente m�s activas tienden a proyectarse
hacia la superficie de la litosfera, en donde se enfr�an y posteriormente vuelven
a descender.
Figura 6. El megacontinente Pangea en proceso de deriva durante el Jur�sico,
hace 180 m. a. El hemisferio norte es Laurasia y el sur Gondwana.
Ambos hemisferios fueron separados por el Mar de Tethys.
Las corrientes de convecci�n propuestas por A. Holmes se confirman con el descubrimiento de las dorsales oce�nicas, en cuyas crestas la emanaci�n de energ�a es, hoy en d�a, de magnitud considerable. Éstas se forman debido a fallas y fracturas en separaci�n, generadas por la inyecci�n de la corriente convectiva en la superficie de la litosfera. Las corrientes descienden hacia el manto en las fosas oce�nicas, adyacentes al continente, por lo que la idea propuesta por Arthur Holmes como un posible mecanismo geodin�mico en el movimiento de las masas de corteza continental fue adquiriendo popularidad y cada vez mayor aceptaci�n en estas �ltimas d�cadas.
Con las evidencias geol�gicas y geof�sicas que indican el gran dinamismo que
est� ocurriendo en la Tierra, se inici� la d�cada de los sesenta. Este periodo
es de gran trascendencia cient�fica, puesto que casi simult�neamente dos cient�ficos
estadunidenses constru�an una nueva idea acerca del origen de la movilidad de
las masas continentales, Harry H. Hess, de la Universidad de Princeton, y Robert
S. Dietz, de la U. S. Coast and Geodetic Survey. En forma independiente ambos
interpretaron que los fondos oce�nicos se est�n renovando continuamente a trav�s
de grandes fracturas conocidas como cordilleras oce�nicas, por donde
se expulsa el magma que proviene de la astenosfera y que se enfr�a al contacto
con el agua oce�nica. El fondo del oc�ano se desplaza, a la vez, lateralmente,
llevando consigo los sedimentos y las masas continentales en forma de grandes
placas, en cuya uni�n aparecen las dorsales o cordones de expulsi�n magm�tica
(Figura 8).
Figura 7. Distribuci�n actual de los continentes y oc�anos despu�s de 180 m.
a. del rompimiento de la Pangea y del desplazamiento de los bloques continentales.
A esta nueva hip�tesis se le conoce como expansi�n del fondo oce�nico. La hip�tesis fue acogida por la comunidad cient�fica con cierto escepticismo y no fue sino hasta 1963 cuando dos investigadores ingleses de la Universidad de Cambridge, Fred J. Vine y Drummond Matthews, con sus estudios sobre magnetismo oce�nico detectaron que el fondo oce�nico estaba magnetizado en forma de franjas paralelas, cuya polaridad alternante era normal e inversa (Figura 9). Comprobaron as� que el campo magn�tico de la Tierra, con origen en los polos magn�ticos norte y sur, se revierte a trav�s de su historia geol�gica en forma alternada, y que ese fen�meno queda impreso en las rocas �gneas que son expulsadas de la dorsal oce�nica. Gracias a este descubrimiento, la idea sobre la expansi�n oce�nica de H. Hess y R. S. Dietz fue aceptada.
F. J. Vine y D. H. Matthews propusieron que la hip�tesis de la creaci�n del nuevo fondo oce�nico podr�a ser evidente con estos criterios magn�ticos aplicados en ambos lados de las dorsales oce�nicas, las cuales deb�an ser sim�tricas y contempor�neas. Con esta hip�tesis en mente, estudiaron el fen�meno en la cordillera oce�nica pr�xima a la isla de Vancouver y demostraron as� su postulado. M�s tarde, numerosos investigadores mostraron tambi�n que en todas las dorsales oce�nicas conocidas en la actualidad se presenta consistentemente el mismo fen�meno.
Los avances cient�ficos sobre la din�mica de cortezas oce�nicas y la deriva
de los continentes son perfectamente compatibles, ya que se han visto apoyados
y enriquecidos con los resultados de las expediciones del buque oceanogr�fico
Glomar Challenger, que explor� los fondos oce�nicos de todo el planeta:
Atl�ntico, Pac�fico, �ndico, Golfo de M�xico, mar Caribe, mar Mediterr�neo,
las aguas del �rtico y del Ant�rtico, y otras m�s mediante la perforaci�n y
muestreo. A partir del mes de agosto de 1968, fecha hist�rica para la ciencia
oceanogr�fica y geodin�mica mundial, se revolucionaron continuamente los conceptos
sobre la inmovilidad continental o fijista que se ten�an de la Tierra. Esta
revoluci�n culmin� en 1982, a�o en que dej� de operar el barco.
Figura 8. Los l�mites de las placas tect�nicas son tanto las cordilleras oce�nicas
que est�n en expansi�n, como las trincheras que son zonas de asimilaci�n del
fondo oceánico.
Figura 9. En la trinchera la corteza oce�nica es asimilada por el borde
continental, y en la cordillera oce�nica se expulsa el magma de la astenosfera
y se conforma as� el fondo oce�nico. Las bandas blancas indican polarizaci�n
magn�tica negativa, o sea, que el polo magn�tico positivo estaba en el sur de
nuestro planeta. Las bandas negras indican que el polo magn�tico negativo estaba
en el norte, como sucede en la actualidad.
Los objetivos cient�ficos que, a lo largo de 14 a�os, se cumplieron con el Glomar Challenger fueron innumerables y ambiciosos, por lo que solamente mencionaremos algunos de ellos:
1) Determinaciones de la edad y evoluci�n de las cuencas oce�nicas.
2) Confirmaci�n de la hip�tesis propuesta en 1959-1960, por H. H. Hess y R. S. Dietz, sobre la expansi�n del fondo oce�nico.
3) Exploraci�n de los grandes sistemas morfoestructurales del relieve oce�nico.
4) Estudio de la composici�n de la corteza oce�nica, cerca y fuera de los m�rgenes continentales.
5) Exploraci�n de la historia sedimentaria en condiciones din�micas diferentes.
6) Estudio de la evoluci�n clim�tica del planeta, con el an�lisis de la microflora y fauna marinas antiguas y preservadas en las secuencias sedimentarias, y otros estudios de investigaci�n no menos relevantes sobre la presencia de los recursos minerales y energ�ticos de los fondos oce�nicos.
El avance cient�fico que se logr� con el buque oceanogr�fico Glomar Challenger, fue casi simult�neo al desarrollo tecnol�gico y la experiencia que adquirieron los participantes sobre t�cnicas de perforaci�n, colecta de sedimentos y rocas, navegaci�n y posicionamiento marino, entre otras actividades oceanol�gicas. La informaci�n que se recab� durante este periodo hist�rico de exploraci�n oce�nica es vasta y variada; pasar�n muchos a�os para que deje de ser una fuente inagotable de conocimientos, dado el gran acervo de muestras y datos que a�n est�n en proceso de investigaci�n.
