La Edad Geológica juega el mismo papel en nuestra percepción de la duración del Universo que el que desempeña el radio orbital de la Tierra al compararlo con la inmensidad del espacio. John Joly
Cuando se quiere conocer cuando se produjo un suceso histórico se recurre a la hemeroteca, a los anales históricos o a las crónicas escritas. Dolores, una anciana de mi pueblo decía que había nacido en el año del cólera, fue fácil saber su año de nacimiento recurriendo a fuentes escritas fiables y, dado cuando se produjo el último gran brote de cólera en España y teniendo en cuenta la edad que aparentaba concluí que había nacido el año 1885.
Por eso no debe extrañarnos que en la primera datación de la edad de la Tierra y del Universo se recurriera al libro con más autoridad: la Biblia. En 1654 el obispo de A. J. Ussher (1581-1656), basándose en la cronología del Génesis, concluyó que la Creación había comenzado el domingo 23 de octubre de 4004 a. de JC.
El desarrollo de la Ciencia Moderna, las investigaciones sobre los estratos de la Tierra y el descubrimiento de los fósiles empezaron a sugerir la idea de que sobre corteza terrestre se habían sucedido innumerables ciclos de formación y destrucción y de que sobre la Tierra habían existido una serie de organismos vivos anteriores a la aparición del hombre, lo que contradecía la cronología de Ussher.
Aunque a comienzos del siglo XVIII pocos filósofos naturales del occidente cristiano dudaban de la certeza de la cronología bíblica, todas estas observaciones hicieron que, a partir de la segunda mitad del siglo, se alzaron voces y argumentos fundados sobre su inexactitud.
G. L. Leclerc, conde de Buffon (1707-1788) en su obra Les époques de la Nature (1778) describió las siete épocas deformación de la Tierra. Suponía que, al principio, la materia terrestre estaba derretida por el fuego y, en ese estado de fluidez, la rotación la Tierra produjo la forma de elipsoide de la Tierra, achatada por los polos ensanchada por el Ecuador. Con esta suposición Buffon construyó una bola con materiales similares a los que componían la Tierra, los fundió, midió el tiempo que tardaban en enfriarse y extrapoló el dato al tiempo que pudo tardar la Tierra en alcanzar su temperatura actual desde su primitivo estado de fusión. Sus cálculos le daban una edad de unos 75.000 años
El mundo de la Geología también dio avisos en contra de la datación bíblica aportando datos a favor de que la Tierra había sufrido una lenta evolución y que los cambios geológicos del mundo podían ser explicados en términos de procesos observables en el momento actual. James Hutton (1726-1797) observó que los diferentes procesos que actúan en el momento presente sobre la Tierra y en su interior han venido operando con uniformidad a lo largo de inmensos períodos de tiempo. Desde entonces, la Geología es una ciencia construida sobre el principio del actualismo que dice que lo que está ocurriendo en la Tierra ahora mismo debería explicar lo que aconteció en el pasado, Resumiendo, que el presente es la clave del pasado y que la Tierra está en cambio perpetuo a través de procesos de erosión y reforma continua, y que el ritmo de cambio era casi constante. Esta idea era radicalmente distinta al concepto tradicional, que consideraba la Tierra como algo estático, donde los cambios solo sucedían de forma ocasional e intermitente mediante catástrofes naturales.
Las investigaciones sobre los estratos geológicos de Ch. Lyell (1797-1875), en su obra Principios de geología (1830-1833), mejoraron la escala geocronológica y dividió los terrenos terciarios en partes, según el número de especies de moluscos actuales que contenían. Lyell estimaba que la Tierra había necesitado mucho tiempo para evolucionar hasta su estado actual por lo que la edad de la Tierra debía ser mayor que la edades que le atribuían tanto Ussher como Buffon. La enorme amplitud de los tiempos geológicos establecida por Lyell sirvió de apoyo al evolucionismo en biología, teniendo una influencia decisiva en la teoría Ch. Darwin (1809-1882) . Sin embargo la Geología era una cronología sin escala, era una historia de la Tierra sin fechas y la ciencia necesitaba aportar datos concretos.
John Joly (1857-1933) calculó en 1899 la edad de la Tierra estudiando la salinidad del mar. Supuso que el agua del mar no era salada inicialmente y que el agua de los ríos contenía una pequeña cantidad de sal y que la sal que aportaban los ríos se acumulaba en el mar al evaporarse el agua. Por lo tanto, si se conocía la cantidad de sal que anualmente llevaban los ríos al mar se podría calcular el tiempo necesario para que los mares hayan llegado a alcanzar el grado de salinidad actual. Con estos supuestos Joly cálculó que la Tierra tenía entre los 90 y los 100 millones de años.
W. Thompson (Lord Kelvin)( 1824-1907) había llegado a unos resultados parecidos a los de Joly. En 1862 y utilizando las leyes de la termodinámica, supuso que la Tierra estaba completamente fundida se había enfriado desde 3870ºC constantemente, utilizó el aparato matemático de Fourier para el estudio del calor y calculó el tiempo que había tardado la Tierra en enfriarse hasta su temperatura actual, concluyendo que habría necesitado entre setenta y cien millones de años para enfriarse. Kelvin era considerado una eminencia científica y sus conclusiones fueron muy respetadas y jugaron en contra de Darwin, que necesitaba una Tierra más vieja para apoyar su Teoría de la Evolución.
A comienzos del siglo XX se descubrió que la radiactividad, un fenómeno que Kelvin no había podido tener en cuenta, y permitió estimar que la Edad de la Tierra en unos 4.600 millones de años. En 1906, el físico E. Rutherford (1871-1937) propuso un método para calcular la edad de algunas rocas basado en la cantidad de uranio que contienen y, en 1907, B.B. Boltwood (1870-1927) desarrolló el método para determinar la edad de la Tierra basado en la desintegración del Uranio 238 en Plomo 206, según el siguiente proceso:
Uranio (238) → Plomo (206) + 8 partículas α + 6 partículas β + Energía
La vida media del Uranio es de 4.500 millones de años, lo que significa que tiempo en el que una determinada masa de Uranio se reduce a la mitad es de 4.500 millones de años. Con este descubrimieento se podía calcular la edad de una roca con un razonamieto simple: si un mineral tenía (simplificando) en el momento de su formación 1000 átomos de Uranio (238) (sin contenido de plomo inicial), pasados 4500 millones de años contendrá 500 átomos de Uranio (238) y 500 átomos de Plomo (206). Y dentro de 9000 millones de años 250 átomos de Uranio (238) y 750 átomos de Plomo (206). Actualmente el zircón (Zr SiO4 ), que contiene pequeñas trazas de Uranio (238), es el mineral preferido para estimar la Edad de la Tierra, ya que la cantidad de plomo inicial que contiene es muy baja.
Con este método se demostró en 1932 que la edad mínima de la Tierra era 1.600 millones de años. En 1947, que era de 3.400 millones de años. Finalmente, en 1976, se descubrió que eran unos 4.560 millones años.
Los cálculos de la edad de la Tierra a partir de la vida media del Uranio no son simples proporcionalidades, ya que la desintegración de Uranio sigue una ley exponencial del tipo: N(t) = N0·e k·t
El cálculo se realizaría como se expone en el siguiente ejemplo:
Un trozo de Zircón tiene en el momento actual cuarenta átomos de Uranio 238 por cada diez de Plomo 206 ¿Cuál es la edad de ese mineral?
En ese tiempo diez átomos de Uranio se han transformado en diez átomos de Plomo, por lo que la situación inicial es:
N0 = 40 + 10 = 50 de Uranio (238) y la vida media es T = 4.500 millones de años
Como la ecuación de radiación de desintegración es N(t) = N0·e k·t
Queremos calcular t que satisface:
40 = 50 e– k·t ⇒ – k·t = Ln 0,8
Sabemos que 25 = 50 e-k·T ⇒ – k·T = Ln 0,5 , luego
millones de años
