Contenido

Introducción

Si, en el año 1600 d.C., hubieras preguntado a un europeo educado cuántos años tenía el planeta Tierra y le hubieras pedido que narrara su historia, habría respondido que tenía aproximadamente 6000 años y que su historia antigua estaba dada por el relato bíblico en Génesis.

Si le hubieras hecho la misma pregunta a un europeo educado en el año 1900 d.C., habrías recibido una respuesta bastante diferente. Él habría respondido que la Tierra era antigua, que no había habido un diluvio Noé, y que las especies de vida no se habían fijado a lo largo de la historia de la Tierra. En resumen, Génesis era una alegoría y no una historia literal.

La historia de este gran cambio en la concepción de la historia de la Tierra no es sencilla. La crónica de este gran cambio puede dividirse en cinco periodos;

El período pre-científico antes del año 1600 d.C. En la era pre-científica, la narrativa bíblica y las especulaciones de los filósofos griegos fueron aceptadas sin gran cuestionamiento.

La era de las cosmogonías especulativas abarcó desde el año 1600 hasta 1700 d.C. En este período se propusieron numerosas cosmogonías integrales. Estas se caracterizaban por abundantes especulaciones teóricas y escasa evidencia sustantiva de apoyo. Estas cosmogonías formaban parte del nuevo énfasis de la ciencia en la búsqueda de explicaciones racionales de las características del mundo.

La desinstitucionalización del Génesis abarcó desde el año 1700 hasta 1780 d.C. Este período se caracterizó por una gran cantidad de geología de campo en lugar de grandes cosmogonías. Se hizo evidente que había habido cambios significativos en la topografía de la Tierra a lo largo del tiempo y que estos cambios no podían explicarse ni por los procesos naturales que operaron durante el breve período ni por la supuesta inundación de Noé. Las observaciones notables incluyeron:

  • Los estudios de estratos sugirieron que estos fueron depositados por procesos naturales en los que el mar y la tierra cambiaron de lugar varias veces.

  • Los estudios de terremotos y volcanes mostraron que la corteza superficial está sujeta a transformaciones naturales masivas.

  • La observación de la lluvia, el viento, la erosión hídrica y la erosión marina en acción demostró que eran fuerzas capaces de reducir montañas y crear valles.

El debate entre catastrofismo y uniformitarismo abarcó aproximadamente desde 1780 hasta 1850. Para finales del siglo XVIII quedó claro que la Tierra tenía una larga y variada historia. El interés por las grandes cosmogonías se renovó. El principal debate fue entre los catastrofistas, por ejemplo, Cuvier, quienes sostenían que la historia de la Tierra estaba dominada por grandes revoluciones catastróficas, y los uniformitaristas, por ejemplo, Hutton y Lyell, quienes sostenían que la historia de la Tierra estaba dominada por cambios lentos y relativamente uniformes en una Tierra con una historia global estática. Durante la primera parte de este período hubo una considerable actividad por parte de los geólogos bíblicos que intentaron reconciliar el Génesis con la geología. Los esfuerzos de los geólogos bíblicos fracasaron rotundamente; para 1830, la geología bíblica era un tema muerto en la Ciencia.

El período moderno abarca desde el año 1850 d.C. hasta la actualidad. El gran debate fue ganado por los uniformitaristas, tanto que el grado de gradualismo fue exagerado y la importancia de los desastres fue indebidamente minimizada. El período moderno se ha caracterizado por una enorme expansión del conocimiento detallado de la historia geológica de la Tierra y de los procesos que han actuado durante esa historia.

Muchos autores eligen presentar la historia de un tema complejo dividiéndolo en hilos principales y siguiendo la historia de cada hilo por separado. Yo he elegido, en cambio, proporcionar una cronología de obras significativas y sus autores con el fin de ofrecer una sensación de cómo cambiaron las perspectivas sobre la Geología a lo largo del tiempo. Las selecciones y comentarios aquí no constituyen una exposición completa de las obras de los autores mencionados; más bien, fueron seleccionadas para ilustrar y ejemplificar los cambios de perspectiva a lo largo del tiempo.

Estimaciones de la Edad de la Tierra

En Europa, la cuestión de la edad de la Tierra no fue un asunto serio antes del surgimiento de la ciencia; se asumía que la historia de la Tierra estaba explicada en el Génesis. El surgimiento de la ciencia produjo un cambio importante en la actitud.

En la visión del mundo pre-científica, la cuestión de la edad de la Tierra era una pregunta teológica. El relato en Génesis está lleno de milagros que no resisten el análisis racional. Esto no importaba; la perspectiva teológica no requería racionalización física. No estaba descartada, per se, pero no era necesaria. No formaba parte de la actitud. En la nueva ciencia, sin embargo, la explicación racional era deseable. Ussher y Descartes ilustran la diferencia.

En 1640, Ussher realizó su famoso cálculo de que la Tierra fue creada en 4004 a.C. En 1637, Descartes produjo una cosmogonía que fue altamente influyente durante más de un siglo. ¿Cuál era la diferencia?

No fue en sus estimaciones de la edad de la Tierra - Descartes mantuvo la fecha bíblica. Ussher aceptó el relato bíblico a pie de letra, confiando en las genealogías bíblicas y en los registros históricos existentes. Implícitamente asumió que el mundo fue creado tal como es ahora. Descartes, sin embargo, intentó discernir una historia física de la Tierra. Su relato era plausible según los estándares inmaduros de la Ciencia de su época; sin embargo, definitivamente no coincidía con el relato bíblico de una creación completada en seis días.

En el siglo XVIII, la creencia en una Tierra de 6000 años de antigüedad se desmoronó. Los intentos de calcular la edad de la Tierra a partir de consideraciones físicas produjeron estimaciones que oscilaron entre 75.000 años (Buffon, 1774) y varios miles de millones de años (de Maillet, Buffon).

Los modelos físicos eran cuestionables y, en retrospectiva, eran ingenuos. La evidencia geológica era más seria. Se hizo bastante claro que muchas áreas de la Tierra habían alternado entre ser tierra y estar cubiertas por mares, que había habido una extensa sedimentación lenta, que las montañas no se habían creado in situ como se creía, sino que tenían una larga historia de deformación lenta, y que largos períodos de erosión habían moldeado la Tierra en todas partes.

A principios del siglo XIX, se aceptaba generalmente que la Tierra tenía una larga historia. Sin embargo, su edad apenas estaba establecida. Los uniformitaristas (Hutton 1788, Lyell 1830) imaginaban la Tierra como indefinidamente antigua.

Los catastrofistas (Cuvier 1812, de Beaumont 1852, Buckland 1836) aceptaban que la Tierra era antigua; discrepaban sobre el tipo de cambio y la velocidad del cambio que había ocurrido a lo largo de esa larga historia.

No existía una única estimación de la edad de la Tierra a mediados del siglo XIX y no había una buena manera de llegar a una. Hubo varios intentos de estimar la edad de la Tierra, trabajando hacia atrás a partir de las tasas de sedimentación y otros fenómenos geofísicos. Los intentos produjeron estimaciones que iban desde unos 100 millones de años hasta varios miles de millones de años. Había dos problemas principales con tales esfuerzos. El primero es que la historia geológica aún estaba siendo reconstruida. El segundo es que las tasas de los procesos físicos en cuestión son variables y el conocimiento sobre ellas era incompleto.

A finales del siglo XIX, los físicos, armados con una física más avanzada que la disponible para Descartes, realizaron nuevas estimaciones de la edad de la Tierra y del Sol. Había dos preguntas básicas que se plantearon: ¿Cuánto tiempo tardaría la Tierra en enfriarse desde su calor inicial de formación hasta su temperatura actual y, dados los fuentes de energía conocidas en ese momento, ¿cuánto tiempo había estado brillando el Sol.

En 1862, Kelvin estimó la edad de la Tierra en 98 millones de años, basándose en un modelo de la tasa de enfriamiento. Esta fue una edad mínima aceptable consistente con la geología. Más tarde, en 1897, revisó su estimación hacia abajo a 20-40 millones de años. Esto fue demasiado corto para que los geólogos lo aceptaran. Las estimaciones de la edad del Sol también eran demasiado pequeñas para ser consistentes con la geología.

Kelvin no sabía sobre la radiactividad y el calentamiento de la corteza terrestre por el decaimiento radiactivo; por esta razón, sus estimaciones estaban completamente equivocadas. Del mismo modo, no fue hasta que se desarrolló la teoría de la relatividad de Einstein cuando hubo una buena explicación de cómo el Sol pudo haber estado brillando tanto tiempo como lo ha hecho.

Antes del desarrollo de la datación radiométrica, los geólogos establecieron las edades relativas de las rocas utilizando la estratigrafía (la columna geológica) y realizaron estimaciones rudimentarias de las edades absolutas teniendo en cuenta las tasas de sedimentación y erosión. La datación radiométrica permite la determinación precisa de fechas absolutas. La primera datación radiométrica se realizó en 1905; tanto esta como las mediciones posteriores confirmaron que la Tierra tenía varios miles de millones de años. Actualmente, la mejor estimación de la edad de la Tierra es de 4.55000 millones de años. Una cronología extensa del desarrollo de la datación radiométrica se presenta a continuación en la sección Cronología de la datación radiométrica.

Debe entenderse que estimar las edades de las rocas utilizando la datación radiométrica es una técnica completamente separada del método de datación por radiocarbono (C-14) para restos orgánicos. La datación radiométrica de rocas se basa en la desintegración de isótopos de larga vida del Potasio, el Torio y el Uranio. La datación por radiocarbono se basa en la desintegración del isótopo de corta vida C-14 y es irrelevante para determinar la edad de la Tierra.

Cronología de las obras

1510 Leonardo Da Vinci: Selecciones de los Cuadernos de Leonardo Da Vinci. En sus cuadernos, Da Vinci reflexiona sobre las conchas fósiles y concluye que no pudieron haber sido depositadas por el diluvio de Noé. Escribió:

"Si el Diluvio hubiera transportado las conchas a distancias de tres y cuatrocientas millas desde el mar, las habría llevado mezcladas con diversos objetos naturales amontonados todos juntos; pero incluso a tales distancias del mar vemos las ostras todas juntas, así como los moluscos y los calamares y todas las demás conchas que se congregan, encontradas todas juntas muertas; y las conchas solitarias se encuentran separadas unas de otras, como las vemos cada día en las costas del mar.

"Y encontramos ostras juntas en familias muy numerosas, entre las cuales algunas pueden verse con sus conchas aún unidas, indicando que fueron dejadas allí por el mar y que aún estaban vivas cuando se abrió el estrecho de Gibraltar. En las montañas de Parma y Piacenza pueden verse multitudes de conchas y corales con agujeros aún adheridos a las rocas..."
1594 Loys le Roy: Sobre el curso intercambiable o la variedad de las cosas en el mundo entero. Le Roy aceptó que la tierra y el mar podían cambiar de lugar y que las montañas podían reducirse a llanuras y viceversa. Le Roy fue vago sobre los mecanismos reales. Puede considerarse como un uniformitarista muy temprano.
1625 Nathaniel Carpenter: Geografía delineada en dos libros En esta obra temprana, Carpenter argumentó que el Diluvio no pudo haber sido el agente principal del cambio geológico,
1634 Simon Stevin: Segundo libro de geología. Stevin siguió a Le Roy con argumentos de que el viento y el agua eran suficientes como agentes primarios.
1637 Rene Descartes: Discours de la Methode. Descartes construyó una historia de la Tierra que fue bastante influyente; fue el punto de partida para muchas cosmogonías posteriores. Algunos de los puntos principales de su sistema eran que la Tierra se formó como una bola de fuego, que al enfriarse se formó una corteza sobre las aguas abisales, y que esta corteza colapsó, liberando volúmenes masivos de agua.
1640 James Ussher: Varios autores calcularon la fecha de la creación utilizando las cronologías bíblicas, los registros astronómicos y las cronologías históricas. De estos, la fecha de Ussher de 4004 a.C. es la más famosa. Otras fechas incluyen 3928 a.C. (John Lightfoot, 1644 d.C.) y 5529 a.C. (Teófilo de Antioquía, 169 d.C.).
1669 Nicholas Steno: El Prodromo. Steno realizó el análisis básico de cómo los fósiles se incorporan en la piedra. A partir de sus observaciones de campo del paisaje toscano concluyó que el Diluvio fue importante pero no explicó completamente la geología observada.
1681 Thomas Burnet: Teoría sagrada de la Tierra. El famoso y ampliamente leído libro de Burnet reelaboró las especulaciones de Descartes para ajustarse al relato bíblico. En su concepción, la Tierra pre-diluviana era un ovoide liso. Con el tiempo, la superficie se secó y las aguas abisales se calentaron. Eventualmente, la superficie se agrietó, liberando las aguas abisales en el diluvio de Noé.
1691 John Ray: La Sabiduría de Dios Manifestada en las Obras de la Creación. Ray reelaboró la cosmogonía de Burnet. Una de las características notables de las obras de Ray fue el pensamiento que dedicó a las posibles fuentes de las aguas del diluvio. Ray aceptó que había habido un intercambio continuo entre la tierra y el mar.
1693 Barón Leibniz: Protogea. Leibniz reelaboró la cosmogonía de Descartes. Protogea fue publicada mucho más tarde, en 1749.
1695 John Woodward: An essay toward a Natural History of the Earth. Woodward defendió con bastante firmeza la idea de que el diluvio fue un acto de Dios que no podía explicarse mediante procesos físicos normales. También postuló un ordenamiento hidrológico para explicar la disposición de los fósiles.
1696 William Whiston: Una nueva teoría de la Tierra.... Whiston añadió cometas a la cosmogonía de Burnet como la fuente de las aguas del diluvio.
1705 Robert Hooke: Discurso y lecciones sobre terremotos y erupciones subterráneas. Hooke creía que los fósiles eran los restos de especies extintas y no podían explicarse mediante el Diluvio.

"Al preguntarse cómo las actuales áreas de tierra se habían convertido en tierra seca, responde: 'podría ser debido al Diluvio de Noé, ya que la duración de este, que fue de apenas doscientos días naturales, o medio año, no habría proporcionado tiempo suficiente para la producción y perfección de tantas y tan grandes y completamente desarrolladas conchas, como estas que se encuentran demuestran; además, la cantidad y grosor de las capas de arena con las que muchas veces se encuentran mezcladas, argumentan que debe haber habido un tiempo mucho más largo de residencia de los mares sobre la misma tierra, de lo que un espacio tan corto puede ofrecer."
1748 Benoit de Maillet: Telliamed, o Conversaciones entre un Filósofo Indio y un Misionero Francés sobre la Disminución del Mar. Utilizando la cosmología de Descartes, la suposición de que la Tierra estuvo alguna vez completamente inundada y la observación de que el nivel del mar estaba bajando tres pulgadas por siglo cerca de su hogar, calculó la edad de la Tierra como mayor de 2 mil millones de años.
1771 Peter Pallas: Observation sur la Formation des Montagnards.... Pallas realizó observaciones extensas de las montañas rusas. Observó los resultados de procesos que actuaron sobre las montañas, por ejemplo, la meteorización, la erosión, la deposición y la fractura y el levantamiento de estratos. Argumentó a favor de eventos catastróficos ocasionales como origen de la formación de montañas.
1774 Comte de Buffon: Épocas de la Naturaleza. Buffon asumió que la Tierra comenzó fundida, midió las tasas de enfriamiento de esferas de hierro, extrapoló a escala y calculó la edad en ~75.000 años. Él mismo sospechaba que esto era mucho demasiado joven y, en manuscritos publicados después de su muerte, sugirió cronologías más largas, incluyendo una estimación de casi 3.000 millones de años.
1778 Jean de Luc: Lettres Physique et Morales sur l'Histoire de la Terre et de l'Homme. La obra de De Luc es "transicional entre la especulación de salón del siglo XVII y el empirismo de rigor del siglo XIX". De Luc aceptó el relato bíblico, incluyendo el diluvio noaquita; sin embargo, asumió que los seis días de la creación fueron seis largos períodos de duración indefinida.
1778 John Whitehurst: Una investigación sobre el estado original de la Tierra. Whitehurst añadió la noción de la acción de mareas drástica de la luna a la cosmogonía de Woodward.
1779 Horace-Benedict de Saussure: Voyages dans les Alpes. De Saussure realizó observaciones extensas de los Alpes. Apreció que las estratas curvadas originalmente se habían depositado como capas horizontales y luego se deformaron.
1787 Abraham Werner: Kurze Klassification und Beschreibung der verschiedener Gebirgsarten. Werner reconoció la importancia del avance y retroceso sucesivo de los océanos para crear las capas de la Tierra.
1788 James Hutton: Teoría de la Tierra; o, una investigación de las leyes observables en la composición, disolución y restauración de la tierra sobre el globo. Hutton es tradicionalmente acreditado como el padre de la geología moderna. Fue el primer uniformitarismo moderno. Hutton argumentó que la Tierra era de una antigüedad inmensa, ciclando a través de cambios mediante procesos lentos sin catástrofes. La última frase de la obra de Hutton de 1788 es famosa y ampliamente citada:

El resultado, por lo tanto, de nuestra presente investigación es, que no encontramos ni rastro de un comienzo - ni perspectiva de un fin.
1794 Robert Townson: Filosofía de la Mineralogía. Townson fue uno de los muchos catastrofistas del final del siglo XVIII y principios del XIX. Señaló que los trabajos de campo habían revelado que las características de la superficie de la Tierra no podían explicarse mediante una única Creación y un diluvio catastrófico, sino mediante sucesiones de formación y cambio dramático.
1794 Richard Sullivan: Una visión de la naturaleza. Sullivan fue otro catastrofista. Escribió:

Así suceden revolución tras revolución. Cuando las masas de conchas fueron amontonadas sobre los Alpes, entonces en el seno del océano, debió haber habido porciones de la tierra, indudablemente secas e habitadas; los restos vegetales y animales lo prueban; ninguna capa descubierta hasta ahora, con otras capas sobre ella, no ha sido, en una u otra ocasión, la superficie. El mar anuncia en todas partes sus diferentes estancias; y al menos ofrece convicción de que todas las capas no se formaron en el mismo período.
1799 Robert Kirwan: Ensayos Geológicos. Kirwan fue un geólogo bíblico. Aunque siguió principalmente el relato bíblico en su descripción de la formación de la topografía de la Tierra, este proceso tomó varios siglos. Los virulentos ataques de Kirwan contra Hutton tuvieron el efecto de hacer que Hutton fuera mucho más conocido de lo que habría sido de otro modo.
1812 James Hall: Transactions of the Royal Society of Edinburgh. Hall argumentó que los ciclos de agua de Hutton eran insuficientes para explicar las grandes rocas tumuladas en los Alpes. Propuso olas gigantes a escala catastrófica que movieron hielo y roca.
1812 Barón de Cuvier: Discurso sobre las Revoluciones del Globo. Cuvier fue el más conocido e influyente de los catastrofistas. Sus extensas investigaciones en la geología de la cuenca del París lo llevaron a postular una serie de muchas catástrofes globales.
1820 William Buckland: Vindiciae Geologicae. En 1820 Buckland era un geólogo bíblico. Por lo tanto, escribió:

Nuevamente, el gran hecho de un diluvio universal en un periodo no muy lejano está demostrado sobre bases tan decisivas e incontrovertibles, que, si nunca hubiéramos oído hablar de tal evento desde las Escrituras, o de cualquier otra autoridad, la Geología por sí misma habría tenido que recurrir a la asistencia de alguna catástrofe de tal naturaleza, para explicar los fenómenos de la acción diluviana que universalmente se nos presentan, y que son incomprensibles sin recurrir a un diluvio que ejerciera sus devastaciones en un periodo no más antiguo que el anunciado en el libro del Génesis.
1830 Charles Lyell: Principles of Geology. Esta fue la obra que "ganó" el debate entre catastrofismo/uniformitarismo. Lyell estableció cuatro principios de uniformidad:
  • Uniformidad de la ley (las leyes naturales han permanecido iguales)
  • Uniformidad del proceso (las mismas causas hoy que en el pasado)
  • Uniformidad de la tasa (los cambios ocurrieron a la misma tasa que ahora)
  • Uniformidad del estado (la Tierra era muy similar en el pasado como lo es ahora)
En la Geología moderna se reconoce generalmente que Lyell exigió demasiado en los tres últimos principios. Cambios drásticos, aunque no tan abarcativos como los imaginados por los catastrofistas, ocurren de vez en cuando. Han habido cambios significativos en el estado debido a factores como el declive de la intensidad de las fuentes de calor radiactivo, la adquisición del oxígeno como componente atmosférico mayor, la colonización de la tierra por la vida, la tectónica de placas y el bombardeo de asteroides.
1836 William Buckland: Geología y Mineralogía consideradas con referencia a la Teología natural. Para 1836, Buckland había abandonado el diluvio de Noé como fuente de cambios geológicos importantes. En su lugar, postuló numerosas catástrofes pre-diluvianas.
1852 Jean Baptiste de Beaumont: Notice sur des Systemes de Montagnes. De Beaumont fue un catastrofista relativamente tardío. Argumentó que a medida que la Tierra se enfría, su volumen disminuye lentamente. La contracción provoca la formación de montañas mediante un plegamiento catastrófico de la superficie.
1857 Hugh Miller: El testimonio de las rocas. Miller fue un geólogo creacionista muy popular. Creía que el diluvio de Noé fue un diluvio local en Oriente Medio y no aceptó la teoría de que la Tierra era joven. En la página 324 escribió:

"Ninguna persona familiarizada con los contornos generales de la Paleontología, o con la verdadera sucesión de las formaciones sedimentarias, ha sido capaz de creer, durante el último medio siglo, que alguna prueba de un diluvio general pueda derivarse de los sistemas geológicos *más antiguos* -- Paleozoico, Secundario [Mesozoico] o Terciario."
1862 Lord Kelvin: Sobre el enfriamiento secular de la Tierra. Utilizando principios termodinámicos y mediciones de la conductividad térmica de las rocas, Kelvin calculó que la Tierra se consolidó desde un estado fundido hace 98 millones de años. En 1897, revisó su estimación a 20-40 millones de años. Dalrymple dice que las estimaciones de Kelvin fueron "altamente autorizadas" durante tres décadas, pero señala que fueron cuestionadas por personas de varios campos, incluyendo a T. H. Huxley, John Perry (un físico) y T. C. Chamberlain (un geólogo). Todos ellos cuestionaron la probabilidad de los supuestos de Kelvin.
1893 Charles D. Walcott: El Tiempo Geológico, según lo Indicado por las Rocas Sedimentarias de América del Norte. Walcott realiza un examen detallado de los sedimentos paleozoicos del Mar Cordillerano (justo al este de las Sierras Nevadas), considerando aspectos como la superficie terrestre que suministra sedimentos y los tamaños de grano de los sedimentos. Llegó a una estimación de 17,5 millones de años para el Paleozoico y, basándose en las estimaciones de diversas otras autoras sobre las edades relativas de las otras eras, 55 millones de años para la Tierra.
1905 Ernest Rutherford: En las Conferencias Silliman de Yale, Rutherford sugirió utilizar la radiactividad como un cronómetro geológico. La idea era buena, pero existían problemas prácticos. Inicialmente se sabía poco sobre la física y la química de los elementos radiactivos. Era necesario mejorar la instrumentación. La siguiente sección es una cronología de los eventos clave en el establecimiento de la edad de la Tierra mediante la datación radiométrica.

Cronología de la datación radiométrica

Por Chris Stassen (con gran deuda con Dalrymple's The Age of the Earth)
Gracias también a Richard Harter por mucha ayuda.

El período 1896-1905 marca el descubrimiento de la radiactividad y la realización de que las rocas podían ser fechadas mediante la desintegración radiactiva.

1896 A. Henri Becquerel descubre que los compuestos que contienen uranio emiten rayos invisibles similares a los rayos X. (Los rayos X habían sido descubiertos en 1895 por Wilhelm Roentgen.)
1898 Marie y Pierre Curie acuñan el término "radioactividad", demuestran que la radioactividad es una propiedad de los átomos (en contraposición a la composición molecular), descubren la radioactividad del torio e identifican algunos de los productos intermedios de las series de desintegración del uranio y el torio.
1902 Ernest Rutherford y Frederick Soddy demuestran la naturaleza exponencial de la desintegración radiactiva.
1905 En una conferencia en Harvard, Ernest Rutherford sugiere que las proporciones de uranio/helio o uranio/plomo podrían teóricamente utilizarse para calcular la edad de las rocas.

En este momento, el fenómeno de la desintegración radiactiva aún era muy poco comprendido. Los productos intermedios y finales no se conocían con certeza. Las tasas de desintegración eran completamente desconocidas, excepto la del radio (un producto intermedio de corta vida que los Curies habían identificado y aislado). Los investigadores no estaban al tanto de que puede haber múltiples isótopos del mismo elemento, cada uno con una tasa de desintegración diferente.

Sin embargo, esto no impidió que los geólogos realizaran varias mediciones de uranio/helio y uranio/plomo durante los siguientes años. En muchos casos, el trabajo se realizó en rocas cuyas edades relativas se conocían de forma independiente, con el fin de evaluar si las proporciones de elementos se correlacionaban con la edad relativa. Se descubrió que el uranio/helio no es generalmente confiable porque el helio no se retiene de manera consistente.

1907 B.B. Boltwood realiza mediciones que indican que el plomo es un producto final del decaimiento del uranio, ya que su abundancia está fuertemente correlacionada con la edad relativa de los minerales que contienen uranio. Boltwood intenta algunas edades simples de uranio/plomo, extrapola la tasa de decaimiento del uranio a partir de la suposición de equilibrio de decaimiento y la tasa de decaimiento del radio previamente medida. (Cuando una serie de decaimiento ha alcanzado el equilibrio, la relación de la cantidad de elementos presentes es igual a la relación de sus tasas de decaimiento.)
1911 Arthur Holmes publica varias edades de uranio/plomo basadas principalmente en mediciones tomadas por Boltwood y un valor mejorado para la tasa de decaimiento del uranio. Estas varían desde 340 millones de años (una muestra del Carbonífero), hasta 1.640 millones de años (una muestra del Precámbrico).

Los cálculos de Holmes se denominan edades químicas (en contraposición a las edades isotópicas) porque se derivan de las proporciones de elementos sin tener en cuenta los isótopos. En 1911, los geólogos no conocían los isótopos, ni todos los productos de desintermediación entre el uranio y el plomo, ni que el plomo también se producía por el decaimiento del torio. Como resultado de no compensar esos factores (entonces desconocidos), las edades calculadas son demasiado altas.

Aunque las edades de Holmes son incorrectas, finalmente resultan ser estimaciones mucho mejores que las mejores disponibles previamente para los geólogos (que se basaban en procesos no uniformes y poco fiables, como las tasas de sedimentación). Las edades de Holmes para muestras del Fanerozoico (cambriano o posteriores) están dentro del 20% de los valores dados por los métodos modernos. Sin embargo, a principios de la década de 1900, los resultados de Holmes parecían estar en desacuerdo con otros métodos en uso común, y no fueron aceptados inmediatamente por todas las partes.

1913 J.J. Thompson observa que los átomos de neón tienen dos pesos atómicos diferentes (20 y 22), utilizando un equipo que denomina un aparato de "rayos positivos". Se confirma la existencia de isótopos. Desafortunadamente, se necesitaría mucho tiempo para acumular conocimientos significativos sobre los isótopos relevantes para la datación geológica. Los métodos de datación química no cederán por completo a los métodos de datación por isótopos hasta casi 1940.
1917 J. Barrell publica una escala de tiempo fanerozoico basada en edades químicas producidas por Holmes (1911), e interpolaciones que involucran métodos menos cuantitativos. Las divisiones en la escala de tiempo caen bastante cerca de los valores aceptados hoy en día. Por ejemplo, Barrell situó la frontera entre el Cenozoico y el Mesozoico (Cretácico-Terciario) hace 55-65 millones de años (valor actual: 65 millones de años), y la base del Cámbrico hace 360-540 millones de años (valor actual: 570 millones de años).
1920 F.W. Aston mejora el aparato de rayos positivos de Thompson (1913) e inventa lo que él llama un "espectrógrafo de masas". Usando este dispositivo, descubre un tercer isótopo de neón con peso atómico 21. Aston dedica el resto de su vida a mejorar el diseño y la precisión de su dispositivo, y con el tiempo descubre 212 de los 287 isótopos que ocurren naturalmente.

El periodo inicial fue uno de desarrollo del conocimiento y la técnica, y de evaluar las edades de las rocas y formaciones individuales. Sin embargo, los investigadores empezaban a darse cuenta de que los mismos métodos prometían ser útiles para evaluar la edad de la Tierra.

Calcular la edad de la Tierra introduce una complejidad adicional: incluso si se da por hecho que se pueden obtener edades precisas para las rocas, no hay garantía de que la edad de cualquier roca dada sea la edad de la Tierra. Sería necesario encontrar rocas que se formaran al mismo tiempo que la Tierra, o bien desarrollar técnicas de datación que pudieran "mirar hacia atrás" a través de eventos más recientes hasta la formación de la Tierra.

1921 Henry Russell calcula una edad química máxima de ocho mil millones de años para la corteza terrestre, basándose en estimaciones de su contenido total de uranio y plomo. Utilizando la edad de los minerales precámbricos más antiguos (en ese momento conocidos) como mínimo para la edad de la Tierra, Russell dijo:

Tomando la media de esto y el límite superior encontrado anteriormente a partir de la relación de uranio a plomo, obtenemos 4 x 109 años como una aproximación aproximada a la edad de la corteza terrestre.
(Russell 1921, citado en Dalrymple 1991)
1927 Arthur Holmes publica un folleto sobre la edad de la Tierra, que se vuelve bastante popular. El folleto contiene una versión revisada del cálculo de Russell, basada en estimaciones diferentes de la cantidad total de uranio y plomo en la corteza terrestre. Holmes sugiere que la edad de la Tierra está entre 1.6 y 3 mil millones de años. Veinte años después de los primeros intentos serios de edades de desintegración radiactiva (Boltwood 1907), el número total de edades minerales calculadas sigue siendo lo suficientemente pequeño para que Holmes pueda resumirlas todas en una sola tabla corta.

Entre 1921 (la estimación de Russell) y aproximadamente la Segunda Guerra Mundial, se calcularon y publicaron varias edades químicas similares para la corteza terrestre. Estas incluyen: 3.400 millones de años (Rutherford 1929); 4.600 millones de años (Meyer 1937); y de 3 a 4.000 millones de años (Starik 1937).

1927b F.W. Aston realiza las primeras mediciones de las proporciones isotópicas del "plomo común". En ese momento ya se sabía que el plomo encontrado en asociación con el uranio tenía un peso atómico relativamente bajo, pero parecía que todo el otro plomo (conocido como "plomo común") tenía el mismo peso atómico. (El peso atómico más bajo del plomo en asociación con el uranio se debe a la enriquecimiento en 206Pb procedente del decaimiento de 238U. El 206Pb es más ligero que el peso atómico del plomo común, que es aproximadamente 207,2.)
1937 Alfred Nier comienza a realizar una serie de mediciones cuidadosas sobre la composición isotópica del plomo común. Descubre que las proporciones isotópicas del plomo común pueden variar significativamente, incluso en casos donde el peso atómico no lo hace. Los isótopos radiogénicos de plomo más comunes -- 208Pb (procedente de 232Th) y 206Pb (procedente de 238U) -- tienen en promedio aproximadamente el mismo peso atómico que el "plomo común". Mientras que ambos se añadan en cantidades aproximadamente iguales, la composición isotópica (en relación con 204Pb) cambiaría, pero el peso atómico no.

Nier concluye que las variaciones en la composición isotópica del "plomo común" se deben a una mezcla en grados variables entre el plomo radiogénico y el plomo "primitivo" (que existía en una proporción isotópica fija, pero desconocida en ese momento, en el momento de la formación de la Tierra).
1941 Alfred Nier obtiene y mide algunos minerales de plomo antiguos que tienen las proporciones más bajas de 207Pb/204Pb y 206Pb/204Pb de cualquier roca encontrada hasta la fecha. (204Pb no se produce por decaimiento radiactivo, mientras que todos los demás isótopos estables de plomo sí lo son. Cuanto menor sea la proporción de otros isótopos de plomo respecto a 204Pb, menos plomo radiogénico habrá presente.) Nier especula que estos representan aproximadamente las proporciones isotópicas "primitivas" de Pb.
1941b E. Gerling utiliza las proporciones isotópicas de plomo "primitivas" de Nier (1941) para crear curvas de crecimiento isotópico de plomo, y utiliza estas para estimar una edad mínima de la corteza terrestre de 3.200 millones de años. Al hacerlo, Gerling diseña la técnica básica que eventualmente producirá una edad precisa para la Tierra y el sistema solar.

Desafortunadamente, los cálculos originales de Gerling son incorrectos principalmente porque el mineral de plomo antiguo de Nier no es verdaderamente "primitivo" en su composición. Aunque el resultado de Gerling está dentro del 30% de la edad real de la Tierra, es meramente una buena medición de la edad de las muestras de Nier en lugar de la edad del planeta en sí.
1944 Durante la Segunda Guerra Mundial, la intensa investigación sobre la bomba atómica conduce a mejoras fantásticas en el equipo para identificar y analizar isótopos. Se vuelve posible detectar cantidades mínimas de isótopos específicos y medir su abundancia con alta precisión.
1946 Alfred Nier mejora el diseño del espectrómetro de masas y su taller de máquinas construye docenas de estos dispositivos. La disponibilidad generalizada de este equipo permite que un número mucho mayor de investigadores se dediquen al estudio de la geología de isótopos. Para principios de la década de 1950, las universidades de todo el mundo tienen laboratorios dedicados a realizar evaluaciones de edad isotópica.
1946b Arthur Holmes produce cálculos basados en los datos de Nier (1941). Holmes no estaba al tanto del trabajo de Gerling (1941b) e intentó una técnica ligeramente diferente. Los cálculos de Holmes resultan en un amplio rango de valores; cuando se grafican en un histograma, un pico obvio en las mediciones ocurre alrededor de 3.300 millones de años (una cifra similar a la de Gerling).

El cálculo de Holmes implica la suposición de que el plomo en la Tierra se había separado una vez hace mucho tiempo y las unidades individuales habían sido permitidas para evolucionar a lo largo de curvas de crecimiento isotópico independientes. Debido a que esa suposición es incorrecta, Holmes malinterpreta la dispersión alrededor de una sola curva de crecimiento como un número de curvas de crecimiento independientes. Su trabajo sobre el rastreo de las curvas "independientes" de vuelta a su intersección mutua no arroja resultados significativos.
1946c F. Houtermans realiza independientemente cálculos similares a los de Holmes (1946b) y defectuosos esencialmente de la misma manera. Su trabajo es notable porque es el primero en enfatizar que los datos sobre diferentes curvas de crecimiento isotópico serían colineales si comenzaran en el mismo punto, y para estas líneas acuña el término "isocronas" (ahora conocidas como "isocronas").

Para 1946, el equipo y la comprensión del proceso de desintegración eran lo suficientemente maduros para generar una evaluación precisa de la edad de la Tierra. Se había establecido ampliamente que la datación por isótopos puede arrojar resultados precisos y significativos. Sin embargo, el principal problema restante seguía siendo el mismo que el de casi treinta años antes: exactamente cómo aplicar las técnicas y a qué aplicarlas, con el fin de obtener una edad para la Tierra.

La evaluación de las curvas de crecimiento isotópico del plomo (algo injustamente conocido como el modelo Holmes-Houtermans) ofrece perspectivas prometedoras, ya que permite retroceder a través de los eventos recientes hasta un punto de origen. Sin embargo, la clave —y aún faltante— de los datos necesarios para utilizar un método de este tipo serían las proporciones isotópicas del plomo en el momento de la formación de la Tierra (es decir, la del plomo "primitivo").

1953 Clair C. Patterson produce mediciones isotópicas de plomo "primitivas" precisas a partir de minerales del meteorito Canyon Diablo que contienen muy poco (menos de diez partes por mil millones) de uranio. Los meteoritos proporcionan la solución final al enigma, ya que ambos son "rocas que se formaron al mismo tiempo que la Tierra," y proporcionan los datos importantes que permiten a los cálculos de isótopos de plomo mirar hacia atrás hasta la formación de la Tierra. Anteriormente no había ninguna manera de evaluar directamente la edad de la Tierra; una vez que se involucraron los meteoritos, de repente hubo varios medios independientes.

En un número reciente de la revista Caltech Alumni Magazine, Clair Patterson discutió las ideas que llevaron a la medición:

[Harrison] Brown había trabajado este concepto de que el plomo en los meteoritos de hierro era el tipo de plomo que estaba en el sistema solar cuando se formó por primera vez, y que estaba preservado en los meteoritos de hierro sin cambios desde la desintegración del uranio, porque no hay uranio en los meteoritos de hierro. [...] Hay dos isótopos de uranio que se desintegran en dos isótopos diferentes de plomo, y también hay torio, que se desintegra en otro isótopo de plomo. Así que tienes tres isótopos diferentes de plomo. Y todo el asunto se mezcla. Tienes todas estas ecuaciones de edad separadas para los diferentes isótopos de uranio y diferentes isótopos de plomo que se formaron. [...] Si solo supiéramos cuál era la composición isotópica del plomo primigenio en la Tierra en el momento en que se formó, podríamos tomar ese número y meterlo en esta maravillosa ecuación que los físicos atómicos habían trabajado. Y podrías girar la manivela y hacer un clic--y saldría la edad de la Tierra.
(Patterson 1997)
1953b F.G. Houtermans utiliza los datos de Patterson (1953) y las relaciones isotópicas de plomo de sedimentos terrestres jóvenes, para calcular una edad aproximada para la Tierra de 4.5 ± 0.3 mil millones de años. Estos representan la primera publicación del valor correcto mediante un cálculo válido.

Sin embargo, los cálculos de Houtermans son esencialmente isócronas basadas en dos puntos de datos (un punto de datos para meteoritos de hierro, otro para sedimentos terrestres jóvenes). Sin datos adicionales para vincular la Tierra y los meteoritos a una fuente común, los valores calculados no están garantizados de ser significativos.
1956 Clair C. Patterson publica una edad isócrona para el sistema solar (y por lo tanto para la Tierra) de 4.55 ± 0.07 mil millones de años. El cálculo de la edad se basa en el análisis de isótopos de Pb de cinco meteoritos. Patterson señala que los datos para sedimentos terrestres jóvenes caen en la misma isócrona; esto implica que la Tierra comparte un origen común con los meteoritos fechados. Aunque solo se habían fechado unos pocos meteoritos en ese momento, y las edades individuales de los meteoritos que existían no eran muy precisas, también coinciden con la edad isócrona.
1998 Se ha recopilado mucha data desde los trabajos de Patterson (1953, 1956) y Houtermans' (1953b). La precisión de los instrumentos ha mejorado. Se han muestreado y fechado muchos más meteoritos. Se han muestreado y fechado rocas lunares. Las constantes de desintegración se han medido con mayor precisión. Se han diseñado, probado y aplicado nuevas técnicas.

La llegada de estos nuevos datos tiene dos efectos: (1) algunos datos nuevos pueden utilizarse para mejorar la precisión de los cálculos originales; y (2) nuevas mediciones independientes confirman las originales. Por pura coincidencia, todos los ajustes (por ejemplo, los valores actuales de las constantes de desintegración) a la computación de Patterson de 1956 se han cancelado mutuamente. La mejor estimación actual de la edad de los meteoritos (4.55 ± 0.02 mil millones de años) es idéntica al valor de Patterson, excepto por el rango de error más pequeño. Ese valor ha sido confirmado docenas de veces.

La mejor estimación actual de la edad de la Tierra es la misma que la de los meteoritos: 4.55 ± 0.02 mil millones de años. En caso de que uno desee ser especialmente cauteloso al reportar un valor, utilizar el rango de error muy generoso de 4.5 ± 0.1 mil millones de años es casi seguro que abarcará también cambios futuros.

Para más detalles sobre este tema, recomiendo encarecidamente el libro The Age of the Earth de G. Brent Dalrymple.

Referencias

La mayoría de las referencias y citas en la Cronología han sido tomadas del libro Catastrofismo de Richard Huggett. Esta obra ofrece una visión sinóptica de los cambios en las perspectivas tanto del mundo inorgánico como del orgánico. El trabajo de Dalrymple Edad de la Tierra es una fuente estándar para comprender cómo se determina la edad de la Tierra.

Russell, H.N., 1921. Un límite superior a la edad de la corteza terrestre en Proceedings of the Royal Society of London, serie A, vol. 99, pp. 84-86.

Dalrymple, G. Brent, 1991. La Edad de la Tierra. California: Stanford University Press, ISBN 0-8047-1569-6.

Richard Huggett, Catastrofismo, 1997, Verso, ISBN 1-85984-129-5.

Hugh Miller, El testimonio de las rocas, 1857, Gould y Lincoln: Boston

Patterson, C.C., 1953. "La composición isotópica de los plomos meteoríticos, basálticos y oceánicos, y la edad de la Tierra" en Actas de la Conferencia sobre Procesos Nucleares en Entornos Geológicos, Williams Bay, Wisconsin, 21-23 de septiembre de 1953. pp. 36-40.

Patterson, Clair C., 1997. Sopa de patos y plomo en Ingeniería y Ciencia (Revista de los exalumnos de Caltech) volumen LX, número 1, pp. 21-31.

Russell, H.N., 1921. Un límite superior para la edad de la corteza terrestre en Proceedings of the Royal Society of London, serie A, vol. 99, pp. 84-86.

Agradecimientos

Quiero especialmente agradecer a Mark Isaak, quien proporcionó una serie de referencias que no estaban disponibles para mí, a Chris Stassen por la sección sobre la historia de la datación radiométrica, y a Andrew MacRae por la información sobre Hugh Miller en The Testimony of the Rocks.