Entonces, ¿cómo se formaron los océanos en primer lugar? Recuerda del apartado 3.1 que la Tierra primitiva se formó mediante la acreción de diversos materiales, y que le siguió un periodo de fusión e intensa actividad volcánica. Los materiales que se acumularon en la Tierra primitiva contenían los componentes que finalmente se convertirían en nuestros océanos y atmósfera. Bajo las altas presiones del interior de la Tierra, los gases permanecen disueltos en el magma. Cuando estos magmas suben a la superficie a través de la actividad volcánica, la presión se reduce y los gases se liberan a través de un proceso llamado desgasificación. La actividad volcánica libera muchos gases diferentes, como vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO), sulfuro de hidrógeno (H2S), gas hidrógeno, nitrógeno y metano (CH4). Los gases más ligeros, como el hidrógeno y el helio, se disiparon en el espacio, pero los más pesados permanecieron y formaron la atmósfera primitiva de la Tierra.
A medida que la Tierra primitiva se enfriaba, el vapor de agua de la atmósfera se condensaba y caía en forma de lluvia. Hace unos 4.000 millones de años, las primeras acumulaciones permanentes de agua estaban presentes en la Tierra, formando los océanos y otras masas de agua. El agua se mueve entre estos diferentes depósitos a través del ciclo hidrológico. El agua se evapora de los océanos, los lagos, los arroyos, la superficie de la tierra y las plantas (transpiración) gracias a la energía solar (figura 5.2.1). Los vientos la desplazan por la atmósfera y se condensa formando nubes de gotas de agua o cristales de hielo. Vuelve a descender en forma de lluvia o nieve y luego fluye a través de arroyos y ríos, hacia los lagos y, finalmente, vuelve a los océanos. El agua de la superficie y de los arroyos y lagos se infiltra en el suelo para convertirse en agua subterránea. El agua subterránea se mueve lentamente a través de la roca y los materiales de la superficie; una parte vuelve a otros arroyos y lagos, y otra vuelve directamente a los océanos.
El agua se almacena en varios depósitos a medida que avanza por este ciclo. El mayor, con diferencia, es el de los océanos, que representa el 97% del volumen (figura 5.2.2). Por supuesto, esa agua es salada. El 3% restante es agua dulce. Dos tercios de nuestra agua dulce están almacenados en el suelo y un tercio en el hielo. El resto del agua dulce -un 0,03% del total- se almacena en lagos, arroyos, vegetación y en la atmósfera.
Para poner esto en perspectiva, pensemos en poner toda el agua de la Tierra en una jarra de 1 L. Empezamos llenando casi la jarra con 970 ml de agua y 34 g de sal. Luego añadimos un cubito de hielo de tamaño normal (~20 mL) (que representa el hielo glacial) y dos cucharaditas (~10 mL) de agua subterránea. Toda el agua que vemos a nuestro alrededor en lagos y arroyos y en el cielo puede representarse añadiendo tres gotas más de un cuentagotas.
Aunque la proporción de agua de la Tierra que está en la atmósfera es diminuta, el volumen real es enorme. En un momento dado, hay el equivalente a unos 13.000 km3 de agua en el aire en forma de vapor de agua y gotas de agua en las nubes. El agua se evapora de los océanos, de la vegetación y de los lagos a un ritmo de 1.580 km3 al día, y cada día cae exactamente el mismo volumen en forma de lluvia y nieve, tanto en los océanos como en la tierra. Las precipitaciones que caen en la tierra vuelven al océano en forma de flujo de arroyos (117 km3/día) y de aguas subterráneas (6 km3/día).
¿Cómo se salaron los océanos?
El desprendimiento de gases fue el responsable de la formación de los océanos, pero ¿cómo se saló el agua del océano? La mayoría de las sales y elementos disueltos en el océano fueron probablemente expulsados junto con el vapor de agua, por lo que el océano probablemente siempre ha sido tan salado como lo es ahora. Pero sabemos que las lluvias y otros procesos meteorizan las rocas de la superficie de la Tierra, y la escorrentía arrastra sustancias disueltas al océano, contribuyendo a su salinidad. Sin embargo, a pesar de este aporte constante, la composición salina del océano sigue siendo esencialmente la misma. Por lo tanto, la tasa de entrada de nuevo material debe equilibrarse con la tasa de eliminación; en otras palabras, los océanos se encuentran en un estado estable en lo que respecta a la salinidad.
Existen múltiples vías a través de las cuales los iones disueltos entran en el océano; la escorrentía de los arroyos y ríos, la actividad volcánica, los respiraderos hidrotermales (véase la sección 4.11), la disolución o descomposición de sustancias en el océano y la entrada de agua subterránea. Los iones se eliminan del agua de mar al ser incorporados por los organismos vivos (por ejemplo, en la producción de conchas) o los sedimentos, el rocío marino, la percolación del agua en la corteza, o cuando el agua de mar se aísla del océano y se evapora.
La relación entre la entrada y la eliminación de un ion puede examinarse a través del concepto de tiempo de residencia, que es la duración media del tiempo que un solo átomo de un elemento permanece en el océano antes de ser eliminado. El tiempo de residencia se calcula de la siguiente manera:
Hay una gran variación en los tiempos de residencia de las diferentes sustancias (Tabla 5.2.1). En general, las sustancias que se utilizan fácilmente en los procesos biológicos tienen tiempos de residencia cortos, ya que se consumen a medida que están disponibles. Las sustancias con tiempos de residencia más largos son menos reactivas y pueden formar parte de ciclos geológicos de larga escala.
Tabla 5.2.1 Tiempos de residencia de algunos constituyentes del agua de mar
| Constituyente | Tiempo de residencia (años) |
|---|---|
| Cloruro (Cl-) | 100,000,000 |
| Sodio (Na+) | 68.000.000 |
| Calcio (Ca2+) | 1.000,000 |
| Agua | 4100 |
| Hierro (Fe) | 200 |
¿Y qué pasa con los lagos? Están sometidos a la escorrentía y a los aportes fluviales, ¿por qué no son salados como los océanos? Una de las razones es que, en comparación con los océanos, los lagos y estanques son fenómenos relativamente temporales, por lo que no duran lo suficiente como para acumular los mismos niveles de iones que los océanos. Además, los lagos suelen tener ríos que entran y salen de ellos, por lo que muchos iones se eliminan a través del flujo de salida, y acaban llegando a los océanos. Los océanos sólo reciben la entrada de los ríos; no hay ríos que salgan del océano para eliminar estos materiales, por lo que se encuentran en mayor abundancia en el agua del mar. Cabe señalar que hay algunos lagos que contienen agua cuyo contenido de sal puede rivalizar o superar el del océano; estos lagos suelen carecer de salida fluvial. El Gran Lago Salado, en el oeste de Estados Unidos, es un ejemplo.
*»Physical Geology» de Steven Earle utilizado bajo una licencia internacional CC-BY 4.0. Descargue este libro gratuitamente en http://open.bccampus.ca
El proceso por el cual los cuerpos celestes sólidos se añaden a los cuerpos existentes durante las colisiones (3.1)
Roca fundida típicamente dominada por el sílice (3.2)
Donde las sustancias disueltas en los magmas se liberan en forma de gases cuando se reduce la presión (5.2)
La producción de compuestos orgánicos a partir de dióxido de carbono y agua, utilizando la luz solar como fuente de energía (5.5)
(Megaannus) millones de años antes del presente
El ciclo del agua a través del océano, la atmósfera, los lagos, los organismos y otros depósitos (5.2)
El agua que se encuentra bajo la superficie del suelo (5.2)
El flujo de agua que desciende por una pendiente, ya sea a través de la superficie del suelo, o dentro de una serie de canales (12.2)
Donde un sistema no muestra ningún cambio neto, ya que la entrada es igual a la salida (5.2)
Área del fondo marino donde el agua sobrecalentada se filtra desde la corteza (4.11)
Partículas no consolidadas de minerales o rocas que se depositan en el fondo marino (12.1)
El tiempo medio de permanencia de un elemento en el océano antes de ser eliminado (5.2)