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Geofísica del Diluvio: la edad de la Tierra (I)

25 junio, 2013

Figura 0

La geofísica es la ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la física. Su objeto de estudio abarca todos los fenómenos relacionados con la estructura, condiciones físicas e historia evolutiva de la Tierra. Así el propio estudio de la edad de nuestro planeta y de los procesos que ésta ha sufrido durante su historia quedarían englobados en esta disciplina.

Los creacionistas de la Tierra joven también han invadido el campo de la geofísica con una serie de argumentos, la mayoría de las cuales están relacionadas con la edad de la Tierra y la geología de la inundación. Ante los argumentos que manejan, uno nunca sabe si le están tomando el pelo premeditadamente o si su creencia les cierra la razón. Ahora bien, hay que reconocer la gran imaginación que tienen para hacer encajar una ocurrencia bien elaborada dentro de su creencia. Pertenecen el tipo de “científicos” (con perdón para los científicos) que se dirigen al laboratorio con el resultado del experimento ya escrito de antemano. La capacidad de fascinarse cuando uno busca entender el cosmos se la dejaron en casa. Pero dejando de lado los ataques ad hominem la ciencia tendrá que decir esto sobre este conjunto de distorsiones de la realidad. Y lo dice. Veamos algunos ejemplos:

¿Cómo sabemos la edad de los objetos de nuestro planeta?

Uno de los métodos es la datación radiométrica que es un método para conocer la edad de las cosas basado en isótopos presentes en la muestra. Es quizás el método más seguro para obtener la edad de una roca y se basa en las proporciones de un isótopo “padre” y de uno o más descendientes formados a partir de éste, teniendo en cuenta el período de semidesintegración de un elemento radiactivo, que es constante a lo largo del tiempo. Los primeros métodos de datación radiométrica utilizaban minerales de uranio y torio como materiales de referencia, y daban resultados de tiempos geológicos de al menos 2.000 millones de años. El conocimiento de los procesos radiactivos, desarrollados a partir de 1939, ha permitido refinar las técnicas de datación radiactiva hasta el extremo de que hoy en día se ha transformado en un proceso de rutina.

Las dataciones más precisas son las que se obtienen a partir de rocas ígneas ya que el momento de cristalización del mineral es un punto de partida muy definido. Sin embargo, es difícil relacionar edades extraídas de rocas ígneas intrusivas a una escala estratigráfica. Estos métodos también pueden aplicarse a rocas metamórficas que, en general, dan una edad del último evento metamórfico ocurrido. Más complicada es la datación de minerales autígenos, aquellos que forman parte de rocas sedimentarias. Para establecer la edad geológica de una sección de estratos sedimentarios suele ser necesario encontrar fósiles en dichas rocas y reconocer su posición en la sucesión de estratos. La escala cronológica basada en los estratos fue relativa (sólo se sabía qué era más antiguo, pero no su antigüedad en años) durante mucho tiempo, hasta la introducción de los métodos radiométricos a principios del siglo XX.

Otras técnicas de datación no están relacionados con los isótopos (y no serán tratadas en este artículo), algunos ejemplos son: contaje del número de unidades de varvas en sedimentos glaciares, el número de líneas anulares en los árboles (dendrocronología) y la posible correlación de unidades rítmicas con la precesión de los equinoccios (un ciclo de 26.000 años). Sin embargo otros métodos tales como velocidad de sedimentación o la proporción del aumento de la salinidad en el agua del mar no han dado resultados demasiado confiables. En este artículo encontraréis información sobre método de datación.

Volvamos a los argumentos creacionistas:

A los creacionistas de la Tierra joven les produce urticaria oír hablar de edades de millones de años. Ellos han fijado la antigüedad de nuestro planeta (incluso del universo) en unos 6.000 años (4.004 años a.C. según el obispo Ussher), y cualquier dato científico que no respete esa cifra será tachado de falso. Pero claro, ahora tenemos toneladas de datos que muestran que nuestra Tierra es muy antigua. Da igual, un buen fundamentalista no se arredra ante ello, basta con calificar de falsa a la ciencia actual, de equivocados todos los datos obtenidos y de ateos irreverentes a todos los científicos que no comulguen con sus creencia, o lo que es lo mismo, el 99.99999% de los científicos del planeta.

Método del Potasio-Argón:

El primer intento de descrédito de este método procede del autoproclamado geofísico del Instituto para las Investigaciones Creacionistas (ICR) Harold S. Slusher, que en su libro “The Critique of Radiometric Dating Methods” (1973), trata infructuosamente de impugnar el método potasio-argón, enumerando una serie de posibles errores en el método, pero sin poder probar en ningún momento la falta de fiabilidad de estas técnicas geocronológicas. Como nota colorida, podemos comentar que Slusher, dice tener un doctorado en Ciencias por la “Indiana Christian University” y un doctorado en geofísica de la “Columbia Pacific University”, pero en realidad estas instituciones no son más que un instituto bíblico y una escuela que no está acreditada por las autoridades académicas, respectivamente.

En junio de 1992, el Dr. Steven Austin recolectó un bloque de 7 kg de dacita (una roca ígnea volcánica) de la parte superior del domo del Monte Santa Helena (en Washington, EEUU). En agosto de 1993, el Dr. Austin y otras personas del ICR, subieron, para contemplar “in situ” dicho domo de lava. Tras emplear varias técnicas de fechado, como la del potasio-argón, los depósitos volcánicos de la erupción del Monte Santa Helena mostraban grandes variaciones en su edad. Esto se había observado ya durante el análisis cronológico de muestras procedente de una erupción de 1801 en Hawai. El basalto de Hualalai, que fue recolectado en 1968, dio valores tan dispares como 1,1 millones, 140 millones o 3 mil millones de años (Dalrymple y Lamphere, 1969). Por otra parte, también se analizaron corrientes de lava del volcán Rangitoto de Nueva Zelanda, que contienen madera datada por el carbono 14 en menos de 1000 años, sin embargo la datación de la lava por el método del potasio/argón genera dataciones de varios centenares de miles de años (McDougall, Polach y Stipp, 1969).

Esquema para los no amantes de la lectura

Esquema para los no amantes de la lectura

Ariel Roth (1997), predica (nunca mejor dicho) que el argón es un gas noble químicamente libre, que puede entrar y salir fácilmente de un sistema cuya edad deseamos determinar, por lo que las dataciones pueden ser anormalmente jóvenes o antiguas. Las consecuencias de dicho escape según Roth se deberían a: 1) el calor de la actividad volcánica, 2) la destrucción de la roca debido a la presión de los movimientos orogénicos (eso que provocan la elevación de las montañas), 3) el exceso de argón del manto profundo de la Tierra o 4) la presión del agua por encima de los estratos (como la que produjo el Diluvio), lo que impediría que el exceso de argón se escape de las rocas profundas.

Lógicamente no hay sudar tinta para refutar esos argumentos. Pero primero un poco de historia: la datación potasio-argón es un método de datación radiométrica surgido en la década de 1960, muy empleado tanto en geología y arqueología para datar rocas o cenizas volcánicas de una antigüedad comprendida entre 100.000 años y 5.000 millones de años. Intentar datar por este método objetos más jóvenes o más viejos a dichas fechas es erróneo. El método se basa en el principio de la desintegración radioactiva del isótopo potasio-40, presente en las rocas volcánicas, que se desintegra a un ritmo conocido, de 1,277 × 109 años, transformándose en el gas inerte argón-40, el cual se va concentrando en la roca. Aproximadamente el 11% del potasio-40 se transforma a argón-40 por medio de captura electrónica, el 89% restante se descompone en calcio-40 mediante emisión beta. Las vidas medias de estos dos procesos son 11.850 millones de años y 1.470 millones de años, respectivamente. Sin embargo la descomposición del potasio-40 a calcio-40 no es útil para la datación radiométrica, porque el calcio-40 producido por desintegración radiactiva no puede distinguirse del calcio que podía estar presente cuando se formó la roca

Conociendo estos datos se puede contestar que:

1.El argón puede ser incorporado con el potasio en el momento de la formación. Este es un problema real, pero se puede superar fácilmente ya sea mediante una cuidadosa selección del material que se está de fechando o mediante el uso de la proporción argón-40/argón-30 en lugar del K/Ar.

2. Lo datos “anómalos” de la edad de las lavas volcánicas son incorrectos. En realidad se obtienen tras acumular toda una serie de errores: (a) tomar la lava como un todo, sin tener en cuenta sus incrustaciones, los llamados xenolitos, (b) no mencionan que la colada de lava no es antigua (y por tanto no analizable bajo esta técnica)

3. Las quejas de Morris están en su mayor parte en la técnica K/Ar, pero los geólogos ya no usan la técnica de datación K-Ar tal y como se practicaba en 1974. Esta técnica se ha refinado para evitar los casos en los que hay exceso de Argón-40, empleándose una datación argón 40-argón 39.

La mayoría de los problemas de los creacionistas con la edad de los objetos que han manejado siempre han sido el mismo: la toma de muestras. No consideran ni el entorno, ni la heterogeneidad de la muestra, ni su historia, lo tratan como si fuera una masa de harina despreciando xenolitos, incrustaciones o materiales que forman parte de materias vivas (por ejemplo el calcio de las conchas). Podéis leer más sobre ello AQUÍ. Eso les lleva a múltiples resultados confusos pero, ¿adivináis con qué resultados se quedan?

El Helio de la atmósfera terrestre:

El helio (He) de nuestro planeta deriva de la desintegración del uranio y el torio de la corteza terrestre. Algo de este helio radiogénico escapa y encuentra su camino a la superficie de la Tierra, desde donde pasa a la atmósfera. Sin embargo, según los creacionistas, no hay suficiente helio en la atmósfera para poder hablar de una Tierra muy antigua. Se estima que la atmósfera actual contiene 3,5 x 1015 gramos de Helio, y dado que el índice de la formación de helio es 3 x 1011 gramos/año, la edad de la Tierra resulta debería ser de unos 10.000 años.

El helio, ese gas escapista

El helio, ese gas escapista

En la atmósfera terrestre la concentración de helio es de tan solo 5,2 partes por millón. La concentración es muy baja y prácticamente constante a pesar de la continua producción de nuevo helio. Esto se debe a que la mayor parte del helio de la atmósfera se escapa al espacio. En la heterósfera (80-10.000 km), el helio y otros gases ligeros son los elementos más abundantes. Es bien sabido que el helio se produce en la corteza y el manto superior terrestre y escapa en la atmósfera superior. Si sólo se tuviera la tasa de producción y de escape, sabiendo la cantidad que de helio-4 que existe ahora, tendríamos una edad máxima para la Tierra de 2 millones de años. Sin embargo existen una serie de procesos no térmicos que se dan tanto en la atmósfera de la Tierra como en las de Venus y Marte. Estos procesos incluyen intercambios exotérmicos que aumentan la velocidad de escape, así como el viento polar que lo barre hacia el exterior de las líneas del campo magnético. Estos procesos todavía están en proceso de investigación activa, pero ha ido mucho más allá de los modelos de escape térmico clásico, que sigue siendo citado por los creacionistas. En realidad, en la actualidad se fugan unos 3 kg/seg de H2 y 50 gr/seg de He, cifras que en tiempos geológicos de millones de años, resultan decisivas.

No debemos confundir el helio-4 con el helio-3 que es un isótopo ligero del elemento químico helio, que se encuentra en el manto terrestre y puede ser utilizado para medir la edad de la corteza y el manto mediante el estudio de la relación helio-3/helio-4. Podéis leer más sobre el helio-4 AQUÍ

El carbono-14:

Los creacionistas también argumentan sobre la disparidad de datos obtenidos con el método del carbono-14. Así por ejemplo, se analizaron unos caracoles vivos, pero la datación estimó que tenían 2.300 años; las conchas de un grupo de caracoles vivos recogidos en Nevada (EEUU) dieron una edad aparente de 27.000 años, mientras que una muestra de sus tejidos mostró una edad de 3.000 años. Empleando el mismo método comprobaron que madera tomada de árboles que estaban creciendo, tenía 10.000 años de antigüedad. Por otra parte, el cadáver seco de una foca que llevaba muerta 30 años dio una edad de 4.600 años de muerte, mientras que una foca que acaba de morir dio una edad de 1.300 años (Keith y Anderson, 1963; Riggs, 1984).

resumen para creacionista, que leer mucho cansa

resumen para creacionista, que leer mucho cansa

Los factores propuestos por algunos creacionistas para los cambios en la concentración del carbono-14 incluyen: 1) una reserva mayor de carbono que diluiría el carbono-14 antes del Diluvio, 2) un campo magnético mayor antes del Diluvio que desviaría los rayos cósmicos que producen el carbono-14, 3) una tasa de mezclado del carbono-14 en los océanos después del Diluvio, que afectaría tanto a las concentraciones de carbono-14 atmosféricas como a las oceánicas, 4) cambios en la intensidad de los rayos cósmicos que producen el carbono-14, 5) a causa de la caída del dosel de vapor de agua la formación de carbono-14 era menor en esa época por lo que, suponen, que todas las medidas en radiocarbono tomadas en la actualidad son incorrectas (Roth, 1997). Desde luego imaginación no les falta.

Expliquemos cuatro cosas: el carbono-14 es un isótopo radiactivo que tiene una vida media de unos 5730 años, siendo su producto de desintegración el nitrógeno-14. Esta vida media tan corta hace al sistema especialmente útil para datar materiales relativamente recientes, de menos de 45.000 años. Todos los organismos toman el carbono-14, manteniéndose en un nivel constante en todos seres vivos. La abundancia natural ronda el 10-10%. Tras la muerte del organismo, concluye la ingesta de carbono-14 y su proporción empieza a descender de una forma constante. Conociendo la concentración inicial, la proporción actual y la constante de desintegración se puede obtener una edad correcta, con un error aproximado del 5%.

Antes vimos los problemas existentes al datar muestras de caracoles, problemas comentados por investigadores en la revista Science, para perfeccionar el método y explicar lo importante que es tomar las muestras adecuadamente, no para dudar del método o de las dataciones realizadas. Por ejemplo, la edad concedida de varios miles de años a caracoles vivos se debe a la incorporación de carbono inactivo del humus, debido al ambiente en el que vive el caracol. Eso rompe el equilibrio de entrada/salida del carbono-14. En otro ejemplo se muestra la de carbono-14 en ciertos moluscos de Nevada debido a la fijación de carbónico. Se trata, por lo tanto de determinados moluscos y bajo determinadas condiciones. La conclusión de los investigadores que realizaron estos trabajos es que hay que tener cuidado con la datación mediante carbono-14 en determinados medios extremos. De nuevo se indica la importancia de la toma de muestras, algo que los creacionistas pasan por alto.

Además, hay que tener en cuenta que la combustión de hidrocarburos fósiles que no contienen carbono-14 ha diluido el contenido actual de carbono-14 en la atmósfera, y, las explosiones nucleares han aumentado ligeramente su concentración, por lo tanto, las plantas actuales contienen ligeramente menos carbono-14 que hace un siglo. Por tanto, la escala de “edad radiocarbónica” equivale a los años transcurridos desde la muerte del ejemplar hasta el año 1950, ya que en la segunda mitad del siglo XX los ensayos nucleares provocaron severas anomalías en las curvas de concentración relativa de los isótopos radiactivos en la atmósfera.

Los radio halos de polonio:

Otro argumento muy extendido en la literatura de propaganda creacionista para posicionarse a favor de una creación rápida y temprana de la Tierra es el de los microscópicos radio halos de polonio, que supuestamente han sido provocados por el decaimiento radioactivo de los isótopos de polonio. Este argumento, propuesto por el físico nuclear Robert V. Gentry –convertido a los Adventistas del 7º Día- se basa en que, cuando el uranio contenido en los minerales se desintegra, las partículas alfa, que son núcleos de helio-4 completamente ionizados, sin su correspondiente envoltura de electrones, al ser emitidas destruyen parte de la estructura cristalina, generando como consecuencia de esa emisión, esferas de destrucción. Como el uranio se desintegra siguiendo una secuencia establecida, se formarán distintas esferas de destrucción concéntricas, correspondiendo cada una de las esferas a un elemento de la serie.

Aquí están los radio halos de polonio

Aquí están los radio halos de polonio

Pues bien, Robert Gentry encontró en cortes transversales de cristales de mica, en concreto de unas biotitas ciertos granitos precámbricos, o en carbón y zirconio, halos de desintegración donde sólo se encontraron las últimas esferas, las de polonio (Po), mientras que en las primeras, las interiores faltaban. Considerando que los isótopos de polonio tienen vidas medias relativamente cortas, y las edades de las rocas son muy superiores a las necesarias para la desintegración radiactiva de estos isótopos, Gentry afirmó que dado que la vida media del polonio-214, que es de poco más de 163,7 microsegundos (0,1643 ms) transformándose en plomo-210, que la roca que contenía las biotitas (un fragmento de granito) se había formado en apenas 3 segundos, y que ello era por tanto una evidencia de una cristalización instantánea del granito a consecuencia de la Creación Divina narrada en el Génesis. Estos datos son tomados por algunos creacionistas como prueba irrefutable de que formación instantánea de la Tierra.

Este es otro argumento creacionista, datación radiométrica refutado hace muchos años ya, es el que informa de la existencia de pequeñas esferas o halos de daño de la radiación alrededor de minerales incrustados en micas del precámbrico. Los creacionistas sostienen que estos halos de elementos radiactivos de vida muy corta, tuvieron que ser formados en granitos primordiales durante los primeros minutos de la formación de la Tierra. La geología determina que esos acontecimientos ocurrieron en el precámbrico, con lo que surge el conflicto. Análisis detallados revelan que las muestras tomadas por los creacionistas en realidad proceden vinieron de diques que cortan las rocas sedimentarias del precámbrico. Por lo tanto, sus muestras deben ser más jóvenes que los eventos de las rocas sedimentarias: no hay forma en que el entorno geológico que les permita ser de origen primordial. Las fechas radiométricas de mejor rendimiento de una edad primordial del sistema terrestre y solar, que se encuentran los meteoritos, van desde 4,58-4,50 miles de millones de años.

Para comenzar, Robert Gentry expuso que las biotitas se encontraban en un granito, el cual representaba las rocas primordiales formadas durante la Creación divina e Instantánea. Pero, Gentry sacó las muestras de diques de pegmatita granítica, o pegmatita carbonítica, las que se encuentran cortando a rocas preexistentes, como ser granitos, carbonatos, o secuencias carbonatadas, los que tienen estromatolitos.
Por consiguiente, Robert Gentry argumenta que las rocas originadas en la creación narrada en el Génesis, son posteriores a otras rocas que contienen estromatolitos. Teniendo en cuenta que las rocas carbonatadas son posteriores a las pegmatitas de donde sacó las muestras, es más que obvio que estas rocas carbonatadas estaban antes que las intrusiones de los diques. El grave problema que tuvo Gentry fue el de no situar las rocas en un contexto geológico.

El tema fundamental aquí es, ¿por qué Gentry encontró halos de Po sin la presencia de los halos anteriores? A la cadena radiactiva del uranio-238, que tiene un periodo de semidesintegración de 4,468 x 109 años, se la conoce comúnmente como la familia radiactiva del radio. Si uno se fija en la secuencia de desintegración, antes de la presencia del polonio-218–que tiene una vida media de 3,10 minutos- se encuentran los isótopos radio-226 y radón-222, con una vida media de 1602 años y 3,8235 días, respectivamente. Por lo tanto, al ser el radón un gas noble, puede emigrar de la estructura cristalina por difusión, o por pequeñas grietas y situarse en una nueva localidad generando un radio halo similar al indicado en el polonio, tal como encontró Gentry. Otra posibilidad es que, al encontrarse estas rocas en un ambiente de metamorfismo, ya que todas las rocas de la localidad presentan grados de metamorfismo variable, es posible que algunos halos hayan desaparecido simplemente por acción del metamorfismo.

Un pelín más complejo que lo dicho por Gentry

Un pelín más complejo que lo dicho por Gentry

Lo curioso es que Gentry, afirmó no encontrar uranio en las rocas donde sacó la muestra, pero parte de las muestras las sacó de una cantera de uranio abandonada, la cual tuvo buena producción. Por lo tanto, aunque este no sea un argumento carente de todo sentido, sí es un argumento errado en sus conclusiones al no tener presente criterios geológicos que invalidan de por sí su posición. Pero es que además, existen otras explicaciones completamente naturales al fenómeno encontrado por Gentry, y que están más acordes con la geología local. Otros creacionistas, incluyendo algunos compañeros, Adventistas del Séptimo Día, han menospreciado su trabajo, y lo han acusado de ignorar deliberadamente las pruebas pertinentes, de manera inconsistente y arbitraria asumiendo tipos uniformes para todos los decaimientos de isótopos radiactivos, excepto el polonio.

Resumiendo, los críticos de Gentry desde dentro de la comunidad científica han señalado que el polonio-218 es un producto de desintegración del radón, un gas noble que, como se puede emitir por el uranio en una parte de la roca y se recoge en otra parte de la roca para formar un halo libre de Uranio. Los ejemplos de Gentry se basan en un anillo de radón que se encuentra cerca del anillo de polonio-210 y es un poco difícil distinguirlos, y no es seguro que los anillos puedan estar positivamente asociados con polonio. Por último, nunca fue capaz de probar que los halos concéntricos en la mica fuesen causado sólo por las partículas alfa generadas en la desintegración radioactiva de los átomos de polonio, y lo que no es menos importante, sus muestras no pueden clasificarse de fragmentos primordiales de la corteza terrestre originaria, pues, son rocas que han sido intensamente reconfiguradas.

Referencias

Dalrymple, G.B. and Lanphere, M.A. (1969) Potassium-Argon Dating. Freeman, San Francisco.

Keith, M.L., and Anderson, G.M. (1963) Radiocarbon dating: Fictitious results with mollusk shells. Science 141:634-637.

McDougall, I., Polach, H.A. and Stipp, J. J. (1969) Excess radiogenic argon in young subaerial basalts from the Auckland volcanic field, New Zealand: Geochim et Cosmochim Acta, V 33:1485-1520.

Riggs, A.C. (1984) Major carbon-14 deficiency in modern snail shells from southern Nevada springs. Science 224:58-61.

Roth, A. (1977) Catastrophes in Earth History. Institute for Creation Research, pp. 123-124.

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  1. Albireo
    25 junio, 2013 en 8:57

    Alaxandu666,

    Todas las ciencias están relacionadas entre sí. Se usan unas a otras para ir avanzando. Si se produce un descubrimiento en una determinada disciplina, normalmente este desencadenará avances en otras ciencias.
    La Geofísica es Geología. No es una ciencia aparte. Posee tanta afinidad y utiliza tantos criterios geológicos, que no puede ser considerada como una “ciencia que se encarga del estudio de la Tierra desde el punto de vista de la física”, como dices en el artículo, tomando la definición de la wikipedia (cuyo artículo, por otra parte, está necesitado de referencias).
    El DRAE recoge la definición de geofísica como : “Parte de la geología que estudia la física terrestre”. Yo creo que esta es mas acertada.

    Una vez terminado el apartado reivindicativo, te felicito por el artículo. Como siempre, ha sido un placer leerlo.

    Saludos

  2. Alaksandu
    25 junio, 2013 en 20:05

    Hola Albireo
    Muchas gracias, lo voy a corregir en la versión definitiva, y gracias también a JM por adaptar mi caótico texto para el Blog.
    Saludos.

  3. Herbert West
    26 junio, 2013 en 13:32

    Un gran artículo y prueba de ello es que al leerlo me ha surgido una duda.

    Dices que la datación por potasio-argón ha de usarse dentro de unos límites cronológicos, lo cual es normal dada la naturaleza del método, sin embargo del carbono 14 sólo dices menores a 45000 años. Creo recordar que, dado que el método es básicamente el mismo, también tiene limitación inferior ¿me equivoco? En caso de que la tenga te agradecería que la comentaras o incluso que la añadieras a la entrada.

    Gracias.

  1. 25 junio, 2013 en 20:47
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