Like a rolling stone
Rubén Cota Meza

Los valles bajos de la región de los Alpes suizos se encuentran salpicados de piedras de diferentes tamaños, algunas enormes y pesadas. Se sabía que habían sido transportadas desde sus lejanos lugares de origen porque su composición y características difieren de la composición geológica de su entorno. Se les llamó “rocas errantes” y desde tiempo atrás habían sido un enigma: ¿qué fuerza las pudo arrastrar desde sus lugares de origen a cientos de kilómetros de donde se encontraban? Durante mucho tiempo, hasta el primer tercio del siglo XIX, se tomó como un hecho que habían sido arrastradas por una avenida de agua en una gran inundación. Y esa gran inundación no podía haber sido otra que la del diluvio referido en la Biblia.
Sin embargo, a principios del siglo XIX eran tiempos en los que la interpretación de los fenómenos naturales en base a las sagradas escrituras estaba en retirada, cediendo su primacía, ante el embate del derecho a la duda del método empirista, del espíritu de la Ilustración. Una de las varias dudas que se planteaban era que si un poderoso torrente de agua había arrastrado aquellas pesadas rocas ¿por qué, junto a ellas, había depositado también bancos de arena y grava? Las pequeñas piedras de grava y los granos de arena tendrían que haber sido arrastrados mucho más lejos por un torrente capaz de mover a las piedrotas.
Imbuidos de las inquietudes de la época, Jean de Charpentier, geólogo y director de la mina de sal en la cercanía del pueblo alpino de Bex, e Ignatz Venetz, ingeniero de la misma, habían estudiado aquellas piedras y habían notado sus semejanzas con las morrenas (o morenas) de los glaciales activos de los Alpes. Las morrenas son los escombros que los glaciales arrastran consigo y que, depositados en sus márgenes, marcan su máxima extensión. De Charpentier había acumulado y catalogado evidencia de aquellas formaciones y se había convencido de que los glaciares de los Alpes en algún tiempo remoto habían sido mucho más extensos de lo que eran en ese momento. En el verano de 1836 invitó al joven científico local, Louis Agassiz, a que lo visitara en Bex para mostrarle las evidencias y plantearle su idea sobre la antigua extensión de los glaciares. Louis Agassiz, un zoólogo de 29 años de edad, era presidente de la Sociedad de Historia Natural de Suiza y una celebridad científica local de mediana estatura con un futuro promisorio.
Además de depositar rocas, grava y arena en sus márgenes, los glaciales producen surcos, estrías y áreas pulidas en el manto de roca sobre el que fluyen.

Cuando, en compañía de Venetz y De Charpentier, Agassiz examinó las rocas errantes, las estrías y surcos glaciales impresos en las rocas de los valles alpinos, fue para él como una revelación. Al regresar a Neuchâtel, donde residía, era como un ciego que había recobrado la vista: veía señales de glaciares, especialmente rocas errantes y estrías, por todas partes. Junto con su amigo de tiempos de la universidad, el botánico Karl Schimper, sintetizó todas aquellas observaciones y elaboró una teoría que anunció en la reunión de la Sociedad de Historia Natural de Suiza en el verano de 1837: en el pasado remoto existió un periodo de enfriamiento global, no solo en los Alpes y algunas otras regiones de Europa, sino que fue más extenso, una era glacial en la que una gran placa de hielo se extendió desde el norte hasta la costa europea del Mediterráneo. La Era Glacial — que fue el término acuñado por Schimper — había extinguido a muchas de las creaturas existentes en la Tierra. En el pasado del planeta ha habido variaciones climáticas significativas y no un proceso continuo y paulatino de enfriamiento desde su creación — como se había creído hasta entonces — Cada periodo geológico tuvo un clima estable y uniforme pero que fue terminado por un episodio de enfriamiento, después del cual las temperaturas se recuperaron, si bien quizá no totalmente a su nivel previo.
Incluyendo a Venetz y De Charpentier, que se encontraban en la audiencia, todos los asistentes fueron tomados por sorpresa. Reconociendo que habría una reacción adversa a su idea, Agassiz planteó: “temo que este enfoque no será aceptado por un gran número de nuestros geólogos que tienen opiniones bien establecidas sobre este tema, y la suerte de esta cuestión será la de todas aquellas que contradicen ideas tradicionales. Cualesquiera que sea la oposición a este enfoque, es incuestionable que los numerosos y nuevos hechos mencionados concernientes al transporte de rocas, las cuales pueden ser estudiadas fácilmente en el valle Rhône y en la vecindad de Neuchâtel, han cambiado completamente el contexto en el que la cuestión ha sido discutida hasta ahora”, y añadió: “afortunadamente, en los problemas científicos, las mayorías numéricas nunca han resuelto ninguna cuestión”
Tres años después, en 1840, Agassiz publicó la evidencia cuidadosamente compilada en un libro titulado Estudios sobre Glaciales, que fue la presentación formal al mundo de la teoría de la era glacial. Agassiz describió con gran detalle las observaciones que él y sus colegas habían compilado durante tres años: las temperaturas, la morfología de las morrenas, los detalles de los surcos y las estrías en el manto de roca, todo acompañado de cuidadosas ilustraciones.
En sentencias breves presentó su audaz conclusión: “La única manera de explicar todos estos hechos y relacionarlos a los fenómenos geológicos conocidos es asumir que (. . .) la Tierra estuvo cubierta por una enorme capa de hielo que sepultó a los mamuts siberianos y se extendió tanto hacia el sur como lo indican las rocas errantes (. . .) Se extendió más allá de las costas del Mediterráneo y del océano Atlántico y cubrió totalmente Norteamérica y la Rusia asiática”.
ESA TEORÍA NO LA TENÍA NI DARWIN
Tal y como lo previó Agassiz, no sería fácil que su teoría fuese aceptada. El mismísimo Charles Darwin no supo interpretar correctamente aquellos vestigios. En 1839, Darwin — cuya formación era en geología — realizó un trabajo de campo en las tierras altas de Escocia en el paraje conocido como Los Caminos Paralelos de Glen Roy, cerca de Ben Nevis, lugar en el que en las colinas que circundan un valle profundo están marcadas las orillas de un antiguo cuerpo de agua. Darwin publicó un informe en el que dijo que en aquel lugar existió el brazo de un mar antiguo que cubrió gran parte de Escocia central. Cuando Louis Agassiz visitó el mismo lugar un año después, interpretó las marcas paralelas de Glen Roy como niveles de un antiguo lago glacial.

Agassiz también exploró las montañas Snowdonia, en el norte de Gales, en donde reconoció lo que hoy se considera un panorama glacial clásico con piedras errantes esparcidas, canales y estrías excavados en el manto de roca por el peso y el flujo de una gran placa de hielo. Charles Darwin había estado en el mismo lugar en 1831. En su diario de 1876 Darwin escribió: “pasamos muchas horas en Cwm Idwal examinando todo tipo de rocas con extremo cuidado porque Sedgwick [su maestro] estaba ansioso por encontrar fósiles en ellas, pero ninguno de nosotros vio traza alguna de los maravillosos fenómenos glaciales alrededor nuestro; no notamos las rocas errantes precariamente equilibradas sobre otras rocas, ni las morrenas laterales y terminales. Aunque estos son tan conspicuos que, como lo declaré en un periódico publicado hace muchos años, en el Philosophical Magazine [1842], una casa consumida por el fuego no te diría tan claramente su historia como lo hace este valle. Si todavía estuviera ocupado por un glaciar, los fenómenos no habrían sido distintos de lo que son ahora”.
Reconocer la antigua presencia de un gran glaciar en las Islas Británicas requería de una gran imaginación y osadía. Que en los valles alpinos de Suiza hubiese vestigios glaciares no resultaba inverosímil, pues no es difícil imaginar que — bajo determinadas circunstancias — los glaciares de los Alpes se hubiesen extendido hasta los valles. Pero las Islas Británicas no son igualmente montañosas. ¿De dónde habían llegado aquellas enormes rocas?
Lo que sí resultaba inverosímil es lo que sostuvo Louis Agassiz en su informe de 1840 a la Sociedad Geológica de Londres, de la que Charles Darwin era entonces secretario (lo fue de 1838 a 1841): una gran placa de hielo había transportado esas rocas desde el norte de Europa continental. Conforme se investigó, se encontró que las rocas errantes en el norte de Inglaterra eran originarias de ¡Noruega o de Alemania! ¿Qué fuerza descomunal sería aquella que las había transportado cientos de kilómetros ¡desde el otro lado del Mar del Norte!?
En marzo de 1846, Agassiz partió para Estados Unidos invitado a dar conferencias por el Instituto Lowell de Boston. El barco en el que viajó hizo escala en Halifax, Canadá. Lo primero que hizo al poner pie en tierra americana fue buscar signos de actividad glacial. Los encontró en una colina desde la cual se domina la bahía: los mismos surcos y estrías excavadas sobre el manto de roca que en los Alpes que tan bien conocía y que había podido reconocer en Escocia y Gales. Mucho más que antes estuvo seguro que el hemisferio norte había estado alguna vez sepultado bajo enormes placas de hielo.
En los años siguientes, Agassiz se dedicó a observar y describir signos de glaciación — morrenas, surcos y estrías glaciales y rocas errantes — por todo el noroeste de Estados Unidos y popularizó la ciencia a través de sus conferencias con entusiasmo contagioso. Se nacionalizó estadounidense, se convirtió en profesor de Harvard en donde fundó el Museo de Zoología Comparada y transformó la enseñanza de la ciencia insistiendo en que los estudiantes, además del estudio de libros de texto, debían, sobre todo, realizar trabajo de investigación en el laboratorio y en el campo. Fue uno de los fundadores de la Universidad de Cornell, de la Academia Nacional de Ciencias, creada por decreto del presidente Abraham Lincoln, y de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia.

CONTANDO PIEDRAS
Durante casi un siglo y medio, la teoría de las eras glaciales se debatió acaloradamente en algunos momentos y, en otros, quedó relegada durante décadas. Se le opusieron diversas objeciones y se presentaron hechos que mostraban sus inconsistencias. Ante ello, sus partidarios recababan más y más evidencias interpretadas a la luz de la teoría. Para los 1860s, muchos geólogos estaban convencidos de que la Tierra había pasado por un prolongado periodo gélido con múltiples ciclos alternados de calor y frío.
Las primeras décadas después de que fue propuesta la hipótesis de la Era Glacial, el debate sobre su validez se centró en la interpretación de las características glaciales de lugares como Escandinavia, Escocia o el norte de Estados Unidos. Este fue un periodo de intensa exploración y descubrimiento.
Se trazaron mapas en base a dos tipos de depósitos glaciales: uno que ya se había encontrado, las rocas errantes, y el otro llamado “deriva glacial” — un término general para los escombros glaciales dispersos en regiones extensas.
Tomando como modelo los glaciales de los Alpes estudiados inicialmente por Agassiz, los investigadores determinaron un modelo: todo glacial arrastra una gran cantidad de rocas que eventualmente se convierten en la deriva glacial. Los escombros de roca son acarreados por el hielo que fluye y arrojados en pilas caóticas de rocas grandes y pequeñas, grava, arena y lodo a las que se llama morrenas. Las morrenas terminales marcan el mayor alcance del glacial, las morrenas laterales que se forman a lo largo de las márgenes de los glaciales marcan su extensión y las morrenas medias se forman en medio del glacial como resultado de glaciares tributarios que se incorporan al flujo principal de hielo. Si el clima se calienta y el glacial se derrite y se retrae, las morrenas permanecen como una forma distintiva del glacial que alguna vez estuvo ahí.
Una vez que se entendió la naturaleza de las morrenas formadas por glaciales activos, se hizo claro que las enigmáticas “derivas” que habían sido mapeadas en el norte de Europa y Norteamérica tenían su origen en los glaciares ya extintos de la Era Glacial. Las morrenas dejadas por planchas de hielo de escala continental no son muy diferentes de las que forman los glaciares alpinos, excepto que son de una escala mucho mayor. Reconociendo las morrenas terminales, que se extienden por cientos de kilómetros, se pudo determinar los límites de los glaciales antiguos.
Hacia finales de los 1800s, ya había mapas creíbles que mostraban la extensión del glacial en el norte de Europa y Norteamérica. Se determinó que enormes placas de hielo se extendieron desde sus centros en Escandinavia y cubrieron la mayor parte de las Islas Británicas, Dinamarca y grandes porciones de Alemania, Polonia y Rusia. Una capa de menor extensión se difundió desde los Alpes y cubrió la totalidad de Suiza y regiones cercanas de Austria, Italia, Francia y Alemania. La inmensa cubierta de hielo no se había extendido hasta la costa mediterránea como pensaba Agassiz. En Norteamérica, el hielo se difundió desde sus centros en la vecindad de la Bahía Hudson a todo el este de Canadá, Nueva Inglaterra y la mayor parte del Medio Oeste. Una segunda placa de hielo se formó desde su centro en las montañas rocallosas canadienses y de otras partes altas en el occidente de Norteamérica hacia partes de Alaska, todo el occidente de Canadá y porciones de Washington, Idaho y Montana. El grosor promedio de los glaciales era de dos kilómetros.
GLACIARES VAN Y GLACIARES VIENEN
El trazado de los mapas también arrojó el resultado de que los glaciares de la era glacial no formaron una sola plancha de hielo que se extendió de una sola vez de norte a sur, como Agassiz y sus primeros seguidores habían supuesto, sino que hubo centros de acumulación de hielo, localizados en donde las temperaturas eran más bajas y mayor la cantidad de nieve. En Norteamérica hubo varios centros de acumulación de hielo desde donde fluyó en todas direcciones y en algunos lugares colisionó con glaciares de otros centros. Pero algunas regiones del extremo norte — partes de Alaska, por ejemplo — no tuvieron glaciares, aún en los periodos más fríos de la era glacial, debido al bajo flujo de nieve.
En esta primera etapa de exploración también se determinó que había habido una serie de avances y retrocesos del hielo en distintos periodos de tiempo. ¿Cómo se logró determinar que habían existido distintos periodos de avance y retroceso de los glaciales?
En geología, existe un concepto muy simple y extremadamente eficaz formalizado en los 1600s y que aún se enseña a los estudiantes de primer grado de ciencias de la tierra: cualquier característica geológica que corta o cruza a otra es más joven que aquella que es cortada, y cualquier material depositado encima de algo más es más joven que el material que queda abajo. Cuando fue aplicado a las morrenas y otros depósitos dejados por los glaciares de la Era Glacial del Pleistoceno, se mostró que había habido varios episodios glaciales distintos, separados unos de otros por periodos considerables de tiempo.
Usando el principio de superposición, como se le llama a este concepto, se pudo determinar que en muchos lugares hubo varios avances glaciares diferentes. En algunos lugares, la deriva más joven se podía observar depositada encima de escombros glaciales previos. En otras regiones, antiguas morrenas habían sido rotas por avances glaciares más recientes que habían depositado sus escombros mucho más lejos.
El principio de superposición provee información sobre el tiempo relativo: un depósito es más antiguo que otro, o algún proceso ocurrió antes que otro, pero no el tiempo absoluto en años. Determinar qué tanto tiempo había transcurrido entre estos varios eventos era un problema mucho más difícil. Una pista importante fue que entre avances sucesivos del glacial, se había desarrollado suelo en las morrenas y en los depósitos de deriva. El suelo se forma en cualquier lugar en el que las rocas estén expuestas a la lluvia — el agua es un solvente muy efectivo y también promueve reacciones químicas con los minerales contenidos en las rocas — Las rocas sólidas se disuelven y se desmoronan transformándose en la arcilla del suelo. Una vez que existe suelo aparecen plantas, insectos y microbios que remueven el suelo facilitando aún más las reacciones químicas y añadiendo materia orgánica. La formación de suelo es un proceso lento que dura miles de años. Las capas de suelo desarrolladas en las morrenas y derivas glaciales indicaban que los ciclos de glaciación habían estado separados por periodos relativamente largos de clima moderado. Los periodos interglaciales, como se llamó a éstos, fueron lo suficientemente largos como para producir un cambio completo de la fauna y la flora, y las nuevas especies que poblaron esas regiones fueron características de regiones templadas más que de regiones árticas. Estas evidencias fueron encontradas en la forma de plantas y animales fosilizados.
Determinar el tiempo absoluto (en número de años) de tales periodos solo fue posible más de un siglo después de que fuera propuesta la teoría de la era glacial, después del descubrimiento de la radioactividad y del desarrollo de técnicas que usan la radioactividad para datar (determinar fechas). Pero aún en el siglo XIX, los geólogos fueron capaces de determinar que había habido al menos tres, y quizá cinco, expansiones separadas de hielo hacia el sur de Europa y Norteamérica durante la Era Glacial del Pleistoceno y que los cambios en el clima habían sido globales. Ahora se sabe que los periodos glaciales identificados mediante el mapeo de sus depósitos fueron solo los últimos de una larga serie de ciclos de frío (glaciales) y de calor (interglaciales) que se prolongaron durante varios millones de años.
Cuando se pudo contar con métodos que usan radioactividad para datar, se descubrió que a través de los últimos seis o siete periodos glaciales, los momentos de máximo avance del hielo estaban separados por cien mil años uno del otro, y que los periodos templados, con temperaturas similares a las actuales, habían durado de diez mil a veinte mil años. Actualmente vivimos en un periodo interglacial que empezó, aproximadamente, hace 14,000 años.
BUCEANDO PIEDRAS
Este conocimiento no viene de estudios sobre la tierra emergida, sino de la evidencia contenida en sedimentos depositados en el fondo del mar y de lagos glaciales. Sobre la tierra firme, la evidencia de los ciclos glaciales más antiguos ha sido casi completamente obliterada por los más recientes, pero en los océanos y los lagos cada capa de sedimentos entierra y preserva las precedentes.
Cuando las temperaturas ascienden por arriba del punto de congelación, fluyen enormes volúmenes de agua sobre la superficie de los glaciares, a lo largo de sus orillas, por debajo de sus bases y aún a través de los bloques de hielo. El agua de los glaciares que están en proceso de fundirse arrastra granos y fragmentos de roca que originalmente estaban dentro del hielo. Mientras que el hielo arrastra todo tipo de piedras de manera indiscriminada (rocas, grava y arena), el agua corriente es más selectiva y arrastra solo partículas de determinado tamaño y peso hasta llevarlas a los lagos o al mar.
A las partículas de roca muy finas, mucho más pequeñas que los granos de arena, se les llama roca de piso porque son producidas por la acción abrasiva del hielo sobre el manto de roca. Son tan finas que permanecen suspendidas en el agua durante periodos largos de tiempo y le dan su característico color azul-verde brillante a los lagos glaciales.
El raspado y pulido que hace el glacial sobre el manto de roca — y que produce estrías y áreas pulidas — no lo hace el hielo; aunque es duro, no es lo suficiente. Agassiz y otros observadores cuidadosos de los glaciares suizos notaron que, en realidad, lo que producía las estrías era los escombros de roca arrastrados por el hielo cuando éste se retrae. Los glaciares actúan como lijas gigantescas alisando el manto de roca debajo de ellos. En el proceso, producen el equivalente del aserrín fino cuando se lija una madera: roca de piso glacial.
Las corrientes de agua del glacial que se funde en el verano cálido arrastran estas pequeñas partículas hasta los cuerpos de agua. Las partículas de mayor tamaño y peso se precipitan al fondo rápidamente mientras que las más finas permanecen suspendidas. Durante el invierno, cuando el glacial vuelve a fundirse y se interrumpen las corrientes de agua, las partículas de roca de piso más finas se precipitan al fondo y quedan depositadas sobre las de mayor tamaño. Esto produce un tipo de sedimento al que se le llamó “varva” por la palabra suiza “varv” para repetición periódica. Una varva consiste de una capa inferior de material relativamente grueso, lodoso, con una capa de partículas de grano mucho más fino encima y ese patrón se repite. Cada par grueso-fino constituye una sola varva, que puede ser de algunos milímetros a algunos centímetros de grueso. Cada varva representa un año de acumulación de sedimentos. En tiempos de Agassiz no se sabía que las varvas estaban relacionadas a los glaciales, pero después se les reconoció como un indicador clave de las eras glaciales y como un método para determinar fechas. Las varvas preservadas se cuentan entre los pocos indicadores que permanecen de las eras glaciales muy antiguas, como es el caso de una de ellas de 2,200 millones de años de antigüedad.
BUCEANDO EN EL TIEMPO
Para que un periodo glacial califique como era glacial debe tener al menos tres características distintivas: a) los efectos de las placas de hielo deben ser muy amplios, deben ocurrir en continentes separados unos de otros; b) la existencia de los glaciales debe ser contemporánea y c) debe haber evidencia de que el hielo se difundió a lugares de poca elevación en muchas localidades. Esto último no es tan difícil de establecer como pareciera, ya que cuando el glacial llega al mar arroja los escombros al océano en donde quedan preservados bajo mantos de sedimentos posteriores.
Decir 2,200 millones de años es hablar de la mitad del tiempo de existencia de la Tierra. Se han podido identificar al menos cinco periodos de severa glaciación cada una con múltiples ciclos de construcción, avance y retracción del glacial de cien mil años de duración separados por periodos más cortos, de diez mil a veinte mil años, de clima interglacial templado. La más reciente es la Era Glacial del Pleistoceno, es en la que vivimos. Sus ciclos de crecimiento y retroceso del hielo se han extendido durante los últimos 2.5 millones de años.
La segunda era glacial más antigua que aparece en los registros geológicos ocurrió hace más de 300 millones de años. Se le conoce como Era Glacial del Permo-Carbonífero porque abarca ambos periodos geológicos, el Pérmico y el Carbonífero. Esta era glacial duró 80 millones de años, de los 340 a los 260 millones de años atrás. Los datos más confiables sugieren que su máxima extensión duró un periodo de 20 millones de años, de los 300 millones a los 280 millones de años atrás.
La tercera era glacial más antigua fue mucho más severa que la del Permo-Carbonífero. Se tiene como la más severa que ha existido en la historia de la Tierra. Ocurrió más de 300 millones antes que la del Permo-Carbonífero durante un periodo que va entre los 550 millones de años y los 850 millones de años atrás, cerca del fin del eón Proterozoico de la escala del tiempo geológico, por eso se le llama Era Glacial de Proterozoico Tardío, un periodo en el que los animales y las plantas todavía no habían aparecido sobre la Tierra y las formas de vida estaban reducidas a seres unicelulares en los mares. Existe evidencia que apunta a que, quizá, en este periodo hubo cuatro o cinco eras glaciales, pero no existen elementos suficientes para diferenciarlas y se le considera como una sola.
Las otras dos eras glaciales de las que se tienen registros reconocibles ocurrieron entre 2,200 y 2,400 millones de años atrás, una, y hace 2,900 millones de años la otra.
¿QUÉ CAUSA LAS ERAS GLACIALES?
Se ha llegado a establecer que las eras glaciales tienen una periodicidad aproximada y, en el tiempo de su duración, una regularidad de ciclos de frío y calor. Pero ¿qué es lo que determina que empiece la acumulación de hielo y, después de un determinado tiempo, se derrita conforme aumenta la temperatura?
De esta cuestión pretendo ocuparme en un reporte posterior si logro hacerme del libro de 1979 “Ice Ages: solving the mystery” escrito en 1979 por John Imbrie y su hija Elizabeth Palmer Imbrie. John Imbrie, junto con otros dos investigadores, fue el autor del estudio titulado “Variaciones en la órbita de la Tierra: marcapasos de las Eras Glaciales”, publicado en la revista Science en 1976 que puso punto final al debate de más de un siglo y medio sobre la causa de las eras glaciales. En pocos años, dice Imbrie, “convencidos de que esta teoría debía ser tomada en serio, la comunidad científica emprendió un esfuerzo renovado sobre el problema de las eras glaciales. En pocos años se llegó al acuerdo de que la teoría [de que las eras glaciales son causadas por variaciones en la órbita de la Tierra] era correcta. Con la causa fundamental de las eras glaciales establecida, el panorama climático del Plesitoceno se convirtió en mucho más que una curiosidad histórica”.
