Millones de años en la Tierra, ¿cómo sabemos la edad de los fósiles?

En esta nota intentaré explicar cómo es que los paleontólogos podemos decir cuantos años tiene un fósil. Que a su vez, es parte de la aplicación de esta ciencia tan interesante.

Lo primero que debemos saber, es que no hay ningún método que sea indudable en un 100%. Una de las enseñanzas y práctica básica de un buen científico es dudar de todo. De esa forma se logra comenzar un razonamiento prácticamente de cero, sin pre-conceptos (claro que hay una base cultural e histórica que nos limita y nos potencia en muchos aspectos). Aunque algunos métodos para medir las rocas se denominan "Métodos Exactos", hay muchas suposiciones en esos métodos que hacen variar los resultados hasta con errores de millones de años.

Hay muchas formas de saber la edad de un fósil. La que practicamos mucho los paleontólogos, se denomina "Edad Relativa" y se basa en conocer todos los fósiles de una región Argentina por ejemplo– a lo largo de todo el Tiempo Geológico (de la Tierra). De esta forma, si alguien le muestra un fósil a un paleontólogo, éste puede reconocer que especie de fósil es y aproximar una edad relativa que tiene en referencia a todos los otros fósiles que él conoce. Es una forma muy expeditiva, que utiliza la evidencia de una forma de vida en la Tierra y que solo requiere de mucha memoria y de varios años de estudio. Cuanto más años de estudio más detalle en el reconocimiento de la edad un paleontólogo logra.

El Tiempo Geológico, como lo venimos estudiando desde la primaria, se divide en Eras, Periodos y varias otras divisiones. Estas divisiones están marcadas por grandes eventos en la Tierra que produjeron catástrofes globales con una gran mortandad de animales que se denominan "Extinciones Masivas". Estos eventos hacen que de un lado y del otro (antes y después) de ese evento, los organismos que vivieron (ahora fósiles) sean muy diferentes. Analizando las especies en una roca, los paleontólogos pueden decir de que lado de esa mega-extinción se encuentran.

Ahora, ¿Cómo puede saber cuantos millones de años tiene?

Los paleontólogos no solo saben el orden de ocurrencia de los distintos fósiles, sino también cuándo ocurrieron en el tiempo. Esto es porque se basan en otros estudios que pasan al campo de la Geología y la Mineralogía (estudio de minerales).

En la actualidad, uno de los métodos más precisos para datar, son los que se denominan "Métodos Absolutos" o "Métodos Isotópicos". Éstos, consisten en obtener la edad de formación de los minerales dentro de la roca.

Si uno pudiera saber cuando se formó un cristal dentro de una roca, podría saber cuando esa roca terminó de solidificarse (convertirse en roca) y con ello los fósiles y organismos que vivieron cuando esa roca se solidificó. Una vez convertida en roca y los organismos transformados en fósiles, los minerales nos cuentan (en años) el resto de la historia.

Pero ¿Cómo se mide la edad de un cristal?

Hasta ahora no habíamos explicado como se obtiene una edad numérica, un valor que nos diga la edad de un fósil, la roca o de un cristal (mineral).

En realidad es algo sencillo de explicar, pero como se verá, es muy difícil de obtener por la tecnología que requiere.

Se denomina Método Isotópico, porque utiliza los isótopos de Elementos dentro de un cristal. Los Elementos de la tabla periódica (por ejemplo el Carbono, conocido con la letra C; el Oxígeno, con la letra O y el hierro con las letras Fe) no son uniformes en la naturaleza. Tienen isótopos, que quiere decir que tienen variaciones en su estructura atómica (algunos tienen más neutrones en su interior). Pero como su característica e importancia no varía mucho y tampoco son muy frecuentes, los conocemos como incluidos en las variaciones como Isótopos de los Elementos.

Pues bien, muchos Isótopos no son estables en la superficie de la Tierra. Algunos tienden a transformarse en un compañero más común y estable. Por ejemplo el famoso Carbono 14, que se genera en la atmósfera por el choque de rayos, tiende a transformarse en otro elemento que es mucho más estable en la atmósfera (el Nitrógeno). Esta transformación libera energía en forma de radiación (denominado decaimiento radioactivo), por eso es que estos isótopos son conocidos como Isótopos Radioactivos.

La liberación de la radiación es un fenómeno que puede medirse y es bastante constante a lo largo del tiempo. Es por esta característica que si podemos analizar la energía (o cantidad) que hoy tiene un elemento radioactivo, y sabemos cuanto habría tenido al momento de la generación de su isótopo radioactivo, por medio de una simple fórmula matemática, podríamos estimar cuanto tiempo transcurrió desde su generación al momento actual de la medición.

Hallar estos elementos radioactivos dentro de una muestra de roca no es fácil. Menos si es que tiene además fósiles, ya que eso demuestra que hay mezcla de "cosas": minerales, organismos y muy probablemente fragmentos de otras rocas de edades diferentes.

Hoy en día, la mejor roca para datar un fósil son las cenizas volcánicas (como la que cayó varias veces sobre la ciudad de Bariloche). Esas cenizas están cargadas de minerales con elementos radioactivos que se generaron en el momento de la explosión volcánica, todas en el mismo momento. De esa forma podemos medir cuanta radiación se perdió desde el momento de la explosión original del volcán hasta el momento actual.

La mayoría de los fósiles en Patagonia fueron cubiertos en algún momento por ceniza volcánica, ya que la Placa Sudamericana y la Cordillera Andina son muy viejas. Esa es una gran ventaja que tenemos para poder datar nuestros fósiles.

Entonces, ¿Cómo se data un fósil de forma más exacta posible?

Pues bien, al encontrar un fósil importante (por ejemplo uno nuevo que no se conocía), los paleontólogos y geólogos intentamos buscar la ceniza volcánica más cercana entre las rocas sedimentarias que lo cubrieron. Obtenemos una muestra de 2 Kg de roca (sin alterar por meteorización), la llevamos a un laboratorio de isótopos, quienes rompen toda la roca en búsqueda de minerales específicos que tengan abundancia de elementos radioactivos (en general se usan cristales de Zircón), miden la radiación puntual de elementos en el interior del cristal con super-máquinas (acelerador de partículas, similares a las que hay en el Centro Atómico Bariloche), aplican fórmulas matemáticas y se calcula la edad original de la formación de ese cristal (edad de la explosión volcánica, que sepultó el fósil).

Un solo dato es poco, y se calculan varios cristales para estimar el rango de certeza que se tiene. Con suerte, todos los minerales dicen la misma edad. Si no, hay varios pulsos de explosión volcánica mezclados en la misma roca.

Datar la evolución del Hombre no es lo mismo que la de los Dinosaurios.

Hay isótopos que liberan muy rápido su energía y prácticamente se "agotan" en pocos años. El Carbono 14 es lo bastante lento como para que aún queden rastros para medir hasta 45.000 años luego de su formación. Por eso es muy utilizado por la Arqueología para datar restos humanos y evidencia de los animales y plantas fósiles que lo acompañaban. Las dataciones con Carbono 14 son muy exactas y pueden obtener errores muy bajos de medición, del orden del centenar de años o menos.

Pero si quisiéramos datar el origen del Hombre en sus antepasados de 2 millones de años, ya no encontraríamos Carbono radioactivo para medir, se habría agotado todo hace muchos años. Entonces recurrimos a otros isótopos radioactivos de otros Elementos que se desintegran (pierden la radioactividad) mucho más lento. Se usan varios: el Potacio (K), el Argón (Ar), el Samario (Sm), el Torio (Th) y varios isótopos del Uranio (U).

El cristal más viejo que se conoce es azul

Hace poco, se encontró y dató el cristal más viejo que se conoce sobre la Tierra. La evidencia directa más antigua de formación sólida (Corteza) de la Tierra. Investigadores norteamericanos dataron un cristal de Zircón dentro de la roca más antigua que se conoce en la Tierra, en el Oeste de Australia. El resultado de los análisis dio una edad de 4.4 Giga años (unos 4.400 millones de años). Este resultado concuerda con las estimaciones que se tenían del origen de la Tierra de 4.560 millones de años. Pero es la evidencia de que rápidamente la Tierra comenzó a enfriar la masa líquida de magma en su origen (y luego de la separación de la Luna producto de una colisión con un asteroide) y conformó la Corteza Terrestre donde luego se asentaría la vida.

El cristal de Zircón hallado en Australia, es llamativamente de una coloración azulada y pasó a ser uno de los cristales más famosos de la ciencia a pesar de medir apenas el grosor de dos pelos humanos.

¿Y en Bariloche qué?

En la región de Bariloche, las rocas más antiguas que se conocen son las rocas metamórficas que rodean al Cerro Catedral y conforman casi la totalidad del Cerro López. Los cristales que fueron datados por geólogos en esas rocas (esquistos y gneisses) arrojaron valores de 860 millones de años, esto es en el periodo Precámbrico (antes de la explosión de vida en el Cámbrico, hace 550 millones de años). Las rocas que ocurren en el Valle encantado y en el Río Pichileufu tienen cristales que han sido datados en 45 millones de años, esa es la edad que tiene la inmensa flora fósil e insectos que se resguarda y expone en el Museo Paleontológico Bariloche. Las cenizas volcánicas datadas en el Cerro Ventana y el Cerro Carbón son mucho más jóvenes, y nos cuentan que los fósiles marinos que se hallan en esas rocas son de 23 a 16 millones de años.

Por último (y no tanto), las dataciones de Carbono 14 en las morenas glaciarias del borde del Lago Nahuel Huapi, nos demuestran que hace 18.000 años un Megatherio aún caminaba por los hielos glaciarios, y hace 12.000 años el glaciar se retiró del frente de la ciudad para dejar lugar a un hermoso lago.