La Academia de Ingeniería de EE.UU. define los grandes retos tecnológicos del futuro
Conocer a fondo la historia y los procesos de nuestro planeta mejorará nuestra capacidad para predecir catástrofes naturales y nos ayudará a gestionar los recursos de la Tierra. Asimismo, también nos permitirá anticipar los cambios climáticos y los procesos geológicos. Según un informe auspiciado por la Academia de Ingeniería de Estados Unidos, las Ciencias de la Tierra deben centrarse en 10 cuestiones fundamentales en las que, a pesar de su importancia, aún no se sabe todo lo que se debería saber. Cómo se formó la Tierra, cómo empezó la vida o cómo se han influido la biología y la geología mutuamente, son algunas de estas cuestiones. De su conocimiento profundo dependerá que podamos o no predecir el futuro
Fuente: Tendencias Cientificas
El National Research Council (NCR) de Estados Unidos, que trabaja bajos los auspicios de la National Academy of Engineering (NAE), ha identificado en un nuevo informe las diez cuestiones primordiales a las que se enfrentan las Ciencias de la Tierra actualmente.
El objetivo de este análisis era reflejar los principales temas científicos a los que han de enfrentarse las geociencias al inicio de este siglo, cuestiones referentes al estado de los conocimientos en el presente, el pasado (cómo se ha llegado hasta este punto) y el futuro (hacia dónde deberían dirigirse las investigaciones).
El informe completo ha sido recogido en el libro “Origin and evolution of Earth: Research Questions for a Changing Planet”, disponible on-line de forma gratuita.
Según publica el NCR en un comunicado, los avances de los últimos 20 años han permitido conocer mejor nuestro planeta desde perspectivas “micro” y perspectivas “macro”, esto es, se ha podido desde discernir los átomos individuales en los minerales hasta observar la deriva de los continentes, por ejemplo. Pero, para seguir adelante, aún quedan cosas esenciales por analizar, como el origen de la vida en la Tierra o la conexión entre vida y clima.
Formación y Era Oscura del planeta
Un comité de expertos seleccionados para tal fin dio en priorizar 10 cuestiones entre todas las analizadas, sin darle mayor importancia a unas que a otras dentro de este grupo final. Estas 10 cuestiones fueron:
1. ¿Cómo se formaron la Tierra y otros planetas? Aunque los científicos están en su mayoría de acuerdo en que el sol y los planetas del Sistema Solar proceden de la misma nube de gas o nebulosa protosolar, aún no saben lo suficiente sobre la manera en que la Tierra llegó a tener su composición química como para comprender su evolución o el porqué de que el resto de los planetas sean diferentes unos de otros. Y, aunque actualmente existen modelos de la formación de los planetas, nuevas mediciones de los objetos del Sistema Solar y de su exterior podrían verter más luz sobre esta cuestión.
2. ¿Qué sucedió durante la “Era Oscura” terrestre (los primeros 500 millones de años del planeta)?
Los científicos creen que otro planeta colisionó con la Tierra en los últimos estadios de su formación, generando restos que llegaron a la luna y provocando que la Tierra se derritiera hasta su núcleo. Este periodo resulta crítico para comprender la evolución del planeta, sobre todo en lo que se refiere al desarrollo de su atmósfera y de los océanos, pero los científicos tienen poca información de entonces porque se han preservado escasos restos rocosos de entonces.
3. ¿Cómo empezó la vida? El origen de la vida es una de las cuestiones más intrigantes y difíciles para la ciencia. La única evidencia que queda de dónde, cuando y de qué forma apareció la primera forma de vida procede de investigaciones geológicas de rocas y de minerales. Para ayudar a responder a esta cuestión, los científicos también están mirando hacia Marte, cuyos restos sedimentarios más antiguos son anteriores a las rocas más antiguas de la Tierra, así como hacia otros sistemas de estrella con planetas.
Extremos climáticos
4. ¿Cómo funciona el interior de la Tierra, y cómo afecta ese funcionamiento a la superficie terrestre? Los científicos saben que el manto y el núcleo terrestres están en un constante movimiento que produce calor. La convección del núcleo terrestre produce los campos magnéticos del planeta, que influyen en las condiciones de la superficie de éste. La convección del manto provoca el volcanismo, y la creación del fondo marino y de las montañas. Sin embargo, los científicos no pueden describir aún con precisión estos movimientos ni calcular cómo fueron en el pasado, lo que les impide predecir el futuro del entorno superficial de la Tierra.
5. ¿Por qué la tierra tiene tectónica de placas y continentes? Aunque la teoría de la tectónica de placas está bien establecida, los científicos se preguntan por qué la Tierra sufre estos cambios y hasta qué punto están relacionados con otros aspectos del planeta, como la abundancia de agua y la existencia de océanos, continentes y vida. Además, los científicos no saben aún cuando se formaron los continentes por primera vez, cómo se mantuvieron durante miles de millones de años o cómo evolucionarán en el futuro.
6. ¿Cómo están controlados los procesos terrestres por las propiedades físicas? Los científicos reconocen que los comportamientos a macro-escala, como la tectónica de placas, surgen de las características de la micro-escala de los materiales terrestres, incluidas las correspondientes a las estructuras atómicas. Por tanto, conocer estas escalas resulta esencial para definir la historia del planeta, y para hacer predicciones razonables de los cambios que sufrirán los procesos planetarios en el futuro.
7. ¿Qué origina el cambio en el clima y cuánto puede éste cambiar? El estudio de los extremos climáticos sufridos por la Tierra a lo largo de su historia (cuando el clima llegó a ser extremadamente frío o caliente o cuando cambió rápidamente), mejoraría los modelos climáticos que permitirán a los científicos predecir la magnitud y las consecuencias del cambio climático.
Relación entre biología y geología
8. ¿Cómo ha conformado la vida a la Tierra y cómo la Tierra le ha dado forma a la vida? Las formas exactas en las que la geología y la biología se han influido una a la otra resultan aún hoy difíciles de definir. Los científicos están interesados en el papel de la vida en la oxigenación de la atmósfera. Asimismo, tratan de comprender cómo los sucesos geológicos causaron extinciones masivas y condicionaron el curso de la evolución.
9. ¿Pueden predecirse los terremotos, las erupciones volcánicas, y sus consecuencias? Se han hecho progresos en la estimación de la probabilidad de futuros terremotos, pero los científicos podrían no llegar a ser capaces de predecir el momento y el lugar exactos en los que un terremoto va a producirse. Aún así, continúan descifrando cómo comienzan y se detienen las rupturas de las fallas o cuántas réplicas cabe esperar de cada terremoto. En cuanto a las erupciones volcánicas, los geólogos trabajan para el desarrollo de las predicciones, pero se enfrentan al desafío de desarrollar una imagen clara del movimiento del magma, desde sus fuentes en el manto superior hasta la superficie por la que sale durante dichas erupciones.
10. ¿Comó afecta el flujo y el transporte de fluidos al entorno humano? La buena gestión de los recursos naturales y del medioambiente requiere del conocimiento del comportamiento de los fluidos, tanto superficiales como subterráneos, y los científicos pretenden producir modelos matemáticos que predigan el funcionamiento de estos sistemas naturales. Aún resulta difícil determinar cómo los fluidos subterráneos están distribuidos en formaciones de suelo o roca heterogéneas, a qué velocidad circulan; en qué medida disuelven y suspenden los materiales que transportan o cómo les afectan los cambios químicos y térmicos de las formaciones que los albergan.
El informe concluye que descifrar la historia y los procesos de nuestro planeta podría mejorar la capacidad humana de predecir catástrofes como los terremotos y las erupciones volcánicas, ayudaría a gestionar los recursos de la Tierra y anticiparía los cambios climáticos y los procesos geológicos.
Las Ciencias de la Tierra o geociencias son el conjunto de las disciplinas que estudian la estructura interna, la morfología superficial y la evolución de nuestro planeta. Entre ellas se encuentran la geofísica, la geoquímica, la sismología, la climatología o la petrografía, entre otras. Estas ciencias no pueden ser consideradas como ciencias "terminadas", ya que están en constante evolución, y suelen ser interdisciplinarias, dado que estudian un mundo complejo y dinámico, cuyas características no pueden considerarse aisladas de su propio medio.
Por otro lado, las Ciencias de la Tierra sirven para planear una explotación racional de los recursos naturales, comprender las causas que originan los fenómenos naturales que afectan al ser humano, así como conocer como el ser humano influye en la naturaleza con sus acciones.
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