SNOWBALL EARTH en es

Vista previa del material en texto

SSnortenorteoowwBBaallll mimiaarrtthh
BByy PAGPAGaatutull FF.. HHooFFFFmetrometroaanortenorte aanortenorteDDDDaanortenorteIImimill PAGPAG.. SSCChhrraagramogramo
IICCmimi miminortenortettoometrometroBBmimiDD ootuturr pagpagllaanortenortemimitt hhtutunortenorteDDrrmimiDDss ooFF metrometroIIllllIIoonortenortess
ooFF yymimiaarrss aagramogramooo,, aanortenorteDD CCoometrometropagpagllmimiXX aanortenorteIImetrometroaallss mimivvoollvvmimiDD IInortenorte
tthhmimi gramogramorrmimimiminortenortehhootutussmimi hhmimiaatt wwaavvmimi tthhaatt FFoolllloowwmimiDD
ONuestros antepasados humanos lo pasaron mal. Dientes de sablepreocupaciones de hoy, pero el clima severo era un Aparte de los glaciares moliendo y el gimiendo del hielo marino, el único revuelo proviene de un puñado de volcanes que empujan sus cabezas calientes sobre la superficie helada. Aunque parece que el planeta nunca 
se despertará de su letargo criogénico, los volcanes fabrican lentamente 
un escape del frío: el dióxido de carbono.
Con los ciclos químicos que normalmente consumen dióxido de 
carbono detenidos por las heladas, el gas se acumula a niveles récord. 
La capacidad de atrapar el calor del dióxido de carbono.-un gas de 
efecto invernadero-calienta el planeta y comienza a derretir el hielo. El 
deshielo tarda solo unos pocos cientos de años, pero mientras tanto 
surge un nuevo problema: un brutal efecto invernadero. Cualquier 
criatura que sobreviviera a la cámara de hielo ahora debe soportar un 
invernadero. Por improbable que parezca, vemos una clara evidencia de 
que este sorprendente cambio climático-el más extremo imaginable en 
este planeta-sucedió hasta cuatro veces entre hace 750 millones y 580 
millones de años. Los científicos supusieron durante mucho tiempo que 
el clima de la Tierra nunca fue tan severo; un cambio climático tan 
intenso ha sido más aceptado en otros planetas como Venus [ver 
“Cambio climático global en Venus”, por
gatos y mamuts lanudos pueden haber sido
un desafío a largo plazo. Durante el último millón de años, se 
enfrentaron a una era de hielo tras otra. En el punto álgido del último 
episodio helado, hace 20.000 años, los glaciares de más de dos 
kilómetros de espesor se apoderaron de gran parte de América del 
Norte y Europa. El frío trajo hielo hasta el sur de la ciudad de Nueva York.
Por dramático que parezca, este cambio climático extremo palidece en 
comparación con los eventos catastróficos que sufrieron algunos de nuestros 
primeros antepasados microscópicos hace unos 600 millones de años. Justo 
antes de la aparición de una vida animal reconocible, en un período conocido 
como el Neoproterozoico, prevaleció una edad de hielo con tal intensidad que 
incluso los trópicos se congelaron. Imagínese la tierra que se precipita a 
través del espacio como una bola de nieve cósmica durante 10 millones de 
años o más. El calor que se escapa del núcleo fundido evita que los océanos 
se congelen hasta el fondo, pero el hielo crece un kilómetro de espesor en los 
–50 grados Celsius de frío. Todos menos una pequeña fracción de los 
organismos primitivos del planeta mueren.
68 Científico estadounidense Enero de 2000 Tierra bola de nieve
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
Mark A. Bullock y David H. Grinspoon; Científico estadounidense, Marzo 
de 1999]. Los indicios de un pasado duro en la tierra comenzaron a 
surgir a principios de la década de 1960, pero nosotros y nuestros 
colegas hemos encontrado nueva evidencia en los últimos ocho años 
que nos ha ayudado a tejer una historia más explícita que está captando 
la atención de geólogos, biólogos. y climatólogos por igual. Gruesas 
capas de roca antigua contienen las únicas pistas sobre el clima del 
Neoproterozoico. Durante décadas, muchas de esas pistas parecieron 
plagadas de contradicciones. La primera paradoja fue la aparición de 
escombros glaciares cerca del nivel del mar en los trópicos. Los glaciares 
cerca del ecuador hoy sobreviven solo a 5.000 metros sobre el nivel del 
mar o más, y en el peor de los casos de la última edad de hielo no 
alcanzaron menos de 4.000 metros. Mezclados con los escombros 
glaciares, se encuentran depósitos inusuales de roca rica en hierro. 
Estos depósitos deberían haber podido formarse sólo si los océanos y la 
atmósfera del Neopro- terozoico contenían poco o nada de oxígeno, 
pero en ese momento la atmósfera ya había evolucionado a casi la 
misma mezcla de gases que tiene hoy. Para confundir las cosas, las 
rocas que se sabe que se forman en agua tibia parecen tener
TORRES DE HIELO como el Glaciar Moreno de Argentina (encima)
una vez enterrado los continentes de la tierra. Las pistas sobre este pasado 
helado han surgido en capas de roca estéril como estas colinas cerca de la costa 
del noroeste de Namibia (recuadro).
acumulado justo después de que los glaciares retrocedieron. Si la tierra 
alguna vez estuvo lo suficientemente fría como para congelarse por completo, 
¿cómo se calentó de nuevo? Además, la firma isotópica de carbono en las 
rocas insinuaba una caída prolongada de la productividad biológica. ¿Qué 
pudo haber causado esta dramática pérdida de vidas?
Cada uno de estos enigmas de larga data de repente cobra sentido 
cuando los vemos como desarrollos clave de la trama en la historia de 
una "tierra de bolas de nieve". La teoría ha ganado un apoyo cauteloso 
en la comunidad científica desde que introdujimos por primera vez la
Tierra bola de nieve Científico estadounidense Enero de 2000 69
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
G
LE
N
AL
LI
SO
N
Im
ág
en
es
 d
ig
ita
le
s ©
 1
99
9 
Ph
ot
oD
isc
, I
nc
.
TR
IB
U
N
AL
 D
E 
PA
U
L 
F.
 H
O
FF
M
AN
Al darse cuenta de que los glaciares 
debían haber cubierto los trópicos, Harland 
se convirtió en el primer geólogo en sugerir 
que la tierra había experimentado una gran 
edad de hielo neoproterozoica [ver "La gran 
glaciación infracámbrica", por WB Harland y
MJS Rudwick; Científico Americano,
Agosto de 1964]. Aunque algunos de los 
contemporáneos de Harland se mostraron 
escépticos acerca de la fiabilidad de los datos 
magnéticos, otros científicos han demostrado 
desde entonces que la corazonada de Harland era 
correcta. Pero nadie pudo encontrar una 
explicación de cómo los glaciares pudieron haber 
sobrevivido al calor tropical.
En el momento en que Harland anunciaba 
sus ideas sobre los glaciares neoproterozoicos, 
los físicos estaban desarrollando los primeros 
modelos matemáticos del clima de la Tierra. 
Mikhail Budyko del Observatorio Geofísico de 
Leningrado encontró una manera de explicar 
los glaciares tropicales usando ecuaciones que 
describen la forma en que la radiación solar 
interactúa con la superficie y la atmósfera de la 
tierra para controlar el clima. Algunas 
superficies geográficas reflejan más de la 
energía entrante del sol que otras, una 
característica cuantificable conocida como 
albedo. La nieve blanca refleja la mayor parte 
de la energía solar y tiene un albedo alto, el 
agua de mar de color más oscuro tiene un 
albedo bajo y las superficies terrestres tienen 
valores intermedios que dependen de los tipos 
y distribución de la vegetación.
Cuanta más radiación refleja el planeta, 
más fría es la temperatura. Con su alto 
albedo, la nieve y el hielo enfrían la 
atmósfera y así estabilizan su propia 
existencia. Budyko sabía que este fenómeno
SUR DE CHINA AUSTRALIA
SIBERIA KAZAJSTÁN
AMÉRICA DEL NORTE
ÁFRICA
INDIA
OESTE
ÁFRICA
ORIENTAL
SURAMÉRICA DEL NORTESUDAMERICA
EUROPA ANTÁRTIDA
MASAS DE TIERRA DE LA TIERRAprobablemente se agruparon cerca del ecuador durante las glaciaciones 
globales que tuvieron lugar hace unos 600 millones de años. Aunque los continentes han cambiado de 
posición desde entonces, las reliquias de los escombros que quedaron cuando el hielo se derritió están 
expuestas en docenas de puntos de la superficie terrestre actual, incluida la actual Namibia (punto rojo).
idea en el diario Ciencia hace un año y medio. 
Si resulta que tenemos razón, la historia hacemás que explicar los misterios del clima 
neoproterozoico y desafiar las suposiciones de 
larga data sobre los límites del cambio global. 
Estas glaciaciones extremas ocurrieron justo 
antes de una rápida diversificación de la vida 
multicelular, que culminó en la llamada 
explosión cámbrica hace entre 575 y 525 
millones de años. Irónicamente, los largos 
períodos de aislamiento y entornos extremos 
en una tierra de bolas de nieve probablemente 
hubieran estimulado el cambio genético y 
podrían ayudar a explicar este estallido 
evolutivo. La búsqueda de la evidencia 
sorprendentemente fuerte de estos eventos 
climáticos nos ha llevado por todo el mundo. 
Aunque ahora estamos examinando rocas 
neoproterozoicas en Australia, China, el oeste
Estados Unidos y las islas árticas de Svalbard, 
comenzamos nuestras investigaciones en 1992 a 
lo largo de los acantilados rocosos de la Costa de 
los Esqueletos de Namibia. En la época del 
Neoproterozoico, esta región del sudoeste de 
África era parte de una vasta plataforma 
continental que se hundía suavemente y se 
localizaba en latitudes bajas del sur.
Allí vemos evidencia de glaciares en rocas 
formadas a partir de depósitos de tierra y 
escombros que quedaron cuando el hielo se 
derritió. Las rocas dominadas por minerales de 
carbonato de calcio y magnesio se encuentran 
justo encima de los escombros glaciales y 
albergan la evidencia química del invernadero que 
siguió. Después de cientos de millones de años de 
enterramiento, estas rocas ahora expuestas 
cuentan la historia que los científicos comenzaron 
a reconstruir hace 35 años. En 1964W. Brian 
Harland de la Universidad de Cambridge señaló 
que los depósitos glaciares salpican la roca 
neoproterozoica
afloramientos en prácticamente todos los 
continentes. A principios de la década de 1960, los 
científicos habían comenzado a aceptar la idea de 
la tectónica de placas, que describe cómo la 
delgada piel rocosa del planeta se rompe en 
pedazos gigantes que se mueven sobre una masa 
de roca más caliente que se agita debajo. Harland 
sospechaba que los continentes se habían 
agrupado cerca del ecuador en el 
Neoproterozoico, basándose en la orientación 
magnética de diminutos granos minerales en las 
rocas glaciales. Antes de que las rocas se 
endurecieran, estos granos se alinearon con el 
campo magnético y se sumergieron solo 
ligeramente en relación con el horizonte debido a 
su posición cerca del ecuador. (Si se hubieran 
formado cerca de los polos, su orientación 
magnética sería casi vertical).
70 Científico estadounidense Enero de 2000 Tierra bola de nieve
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
H
EI
D
I N
O
LA
N
D
TR
IB
U
N
AL
 D
E 
D
AN
IE
L 
P.
 S
CH
RA
G
El fenómeno, llamado retroalimentación del albedo del 
hielo, ayuda a que crezcan las capas de hielo polares 
modernas. Pero sus simulaciones climáticas también 
revelaron que esta retroalimentación puede 
descontrolarse. Cuando se formó hielo en latitudes 
inferiores a unos 30 grados al norte o al sur del 
ecuador, el albedo del planeta comenzó a aumentar a 
un ritmo más rápido porque la luz solar directa 
golpeaba una superficie de hielo más grande por 
grado de latitud. La retroalimentación se hizo tan 
fuerte en su simulación que las temperaturas de la 
superficie se desplomaron y todo el planeta se congeló.
tinuidad de la vida. Además, una vez 
que la tierra se había congelado, el 
alto albedo de su barniz helado habría 
bajado tanto las temperaturas de la 
superficie que parecía que no habría 
forma de escapar. Si hubiera ocurrido 
tal glaciación, razonaron Budyko y 
otros, habría sido permanente.
La primera de estas objeciones comenzó a 
desvanecerse a fines de la década de 1970 con el 
descubrimiento de notables comunidades de 
organismos que vivían en lugares que antes se 
consideraban demasiado duros para albergar vida. Las 
aguas termales del suelo marino albergan microbios 
que se alimentan de sustancias químicas en lugar de la 
luz solar. El tipo de actividad volcánica que alimenta las 
aguas termales habría continuado sin cesar en una 
tierra de bolas de nieve. Las perspectivas de 
supervivencia parecen aún más optimistas para los 
organismos psicrófilos, o amantes del frío, del tipo que 
vive hoy en los valles montañosos intensamente fríos y 
secos de la Antártida oriental. Las cianobacterias y 
ciertos tipos de algas ocupan hábitats como la nieve, 
las rocas porosas y las superficies de las partículas de 
polvo encerradas en el hielo flotante.
La clave del segundo problema-revertir la 
congelación descontrolada-es dióxido de 
carbono. En un lapso tan breve como la vida 
humana, la cantidad de dióxido de carbono en 
la atmósfera puede cambiar a medida que las 
plantas consumen el gas para la fotosíntesis y 
los animales lo exhalan durante la respiración. 
Además, las actividades humanas como la 
quema de combustibles fósiles han cargado 
rápidamente el aire con dióxido de carbono 
desde el comienzo de la Revolución Industrial a 
fines del siglo XVIII. Sin embargo, durante la 
vida de la Tierra, estas fuentes y sumideros de 
carbono se vuelven irrelevantes en 
comparación con los procesos geológicos. El 
dióxido de carbono es uno de varios gases 
emitidos por los volcanes. Normalmente, este 
suministro interminable de carbono se 
compensa con la erosión de las rocas de 
silicato: la descomposición química de las rocas 
convierte el dióxido de carbono en 
bicarbonato, que es arrastrado a los océanos. 
Allí el bicarbonato se combina con los iones de 
calcio y magnesio para producir sedimentos de 
carbonato,
Congelados y Fritos
BLa simulación de udyko despertó el interés.en la ciencia incipiente del clima
modelado, pero ni siquiera él creía que la tierra 
pudiera haber experimentado una helada 
desbocada. Casi todo el mundo asumió que tal 
catástrofe habría extinguido toda la vida y, sin 
embargo, los signos de algas microscópicas en 
rocas de hasta mil millones de años se parecen 
mucho a las formas modernas e implican una 
consecuencia.
ACANTILADOS OCKY a lo largo de la costa de Skelen 
de Namibia (izquierda) han proporcionado algunas 
de las mejores pruebas para la potesis de tierra bola 
de nieve. Autores Schrag (extremo izquierdo) y fuera 
de la punta del hombre a una capa de roca que 
representa el final abrupto de un evento de bola de 
nieve de 700 millones de años. El ulder de color claro 
en la roca entre ellos probablemente viajó una vez 
dentro de un iceberg yl al fondo del mar fangoso 
cuando el hielo cayó. Las capas de carbonato puro 
apiladas sobre los depósitos glaciares se precipitaron 
en los mares cálidos y poco profundos de los ermath 
del invernadero. Estos carbonatos de "capa" son las 
rocas neoproterozoicas que exhiben abanicos de 
cristales ge, que acompañan a la rápida acumulación 
de carbonatos (encima).
Tierra bola de nieve Científico estadounidense Enero de 2000 71
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
TR
IB
U
N
AL
 D
E 
G
AL
EN
 P
IP
PA
H
AL
VE
RS
O
N
VE
N
TI
LA
D
O
RE
S 
D
E 
CR
IS
TA
L
D
EP
Ó
SI
TO
S 
G
LA
CI
AL
ES
CA
PC
AR
BO
N
AT
O
S
TR
IB
U
N
AL
 D
E 
D
AN
IE
L 
P.
 S
CH
RA
G
Ciclo químico del carbono ”, de RA 
Berner y AC Lasaga; Cientifico 
Americano,Marzo de 1989].
En 1992, Joseph L. Kirschvink, geobiólogo del 
Instituto de Tecnología de California, señaló 
que durante una glaciación global, un evento 
que él denominó tierra bola de nieve, las 
placas tectónicas cambiantes continuarían 
formando volcanes y suministrando dióxido de 
carbono a la atmósfera. . Al mismo tiempo, el 
agua líquida necesaria para erosionar las rocas 
y enterrar el carbono quedaría atrapada en el 
hielo. Sin ningún lugar adonde ir, el dióxido de 
carbono se acumularía a niveles 
increíblemente altos-
lo suficientemente alto, propuso Kirschvink, para 
calentar el planeta y poner fin a la congelación global. 
Kirschvink había promovido originalmente la idea de 
una congelación profunda neoproterozoica en partedebido a los misteriosos depósitos de hierro 
encontrados mezclados con los escombros glaciales. 
Estos raros depósitos se encuentran
mucho antes en la historia de la tierra, cuando los 
océanos (y la atmósfera) contenían muy poco 
oxígeno y el hierro podía disolverse fácilmente. (El 
hierro es prácticamente insoluble en presencia de 
oxígeno). Kirschvink razonó que millones de años 
de capa de hielo privarían de oxígeno a los 
océanos, de modo que el hierro disuelto 
expulsado de las aguas termales del suelo marino 
podría acumularse en el agua. Una vez que un 
efecto invernadero inducido por dióxido de 
carbono comenzara a derretir el hielo, el oxígeno 
se mezclaría nuevamente con el agua de mar y 
obligaría al hierro a precipitarse junto con los 
escombros que alguna vez fueron transportados 
por el hielo marino y los glaciares. Con este 
escenario de invernadero en mente, los 
modeladores climáticos Kenneth Caldeira del 
Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y James 
F. Kasting de la Universidad Estatal de Pensilvania 
estimaron en 1992 que superar la congelación 
descontrolada requeriría aproximadamente 350 
veces más
concentración actual de dióxido de 
carbono. Suponiendo que los volcanes del 
Neoproterozoico eructaran gases al mismo 
ritmo que lo hacen hoy, el planeta habría 
permanecido encerrado en el hielo hasta 
decenas de millones de años antes de que 
pudiera acumularse suficiente dióxido de 
carbono para comenzar a derretir el hielo 
marino. Una tierra de bolas de nieve no solo 
sería la edad de hielo más severa 
imaginable, sería la más prolongada.
Pistas de carbonato
Kirschvink desconocía doslíneas emergentes de evidencia que
apoyaría firmemente su hipótesis de la tierra de la 
bola de nieve. La primera es que los depósitos 
glaciares del Neoproterozoico están cubiertos casi 
en todas partes por rocas carbonatadas. Tales 
rocas se forman típicamente en mares cálidos y 
poco profundos, como el Ba-
miVOLUCIÓN DE UN SNOWBALL miARTH miRESPIRADERO . . .
Nivel 1 Etapa 2
Prólogo de la Tierra Bola de Nieve Tierra bola de nieve
en su punto más frío
DIÓXIDO DE CARBONO
HIELO MARINO
CALIENTE
PRIMAVERA
VOLCÁN
ARENA
DUNAS
La ruptura de una sola masa terrestre hace 770 millones de años deja pequeños 
continentes esparcidos cerca del ecuador. Las áreas que antes no tenían salida al 
mar están ahora más cerca de las fuentes oceánicas de humedad. El aumento de las 
precipitaciones elimina más dióxido de carbono que atrapa el calor del aire y 
erosiona las rocas continentales más rápidamente. En consecuencia, las 
temperaturas globales descienden y grandes bolsas de hielo forman los océanos 
polares. El hielo blanco refleja más energía solar que el agua de mar más oscura, lo 
que hace que las temperaturas bajen aún más. Este ciclo de retroalimentación 
desencadena un imparable efecto de enfriamiento que envolverá al planeta en hielo 
dentro de un milenio.
Las temperaturas globales promedio caen en picado a -50 grados Celsius 
poco después de que comience la congelación descontrolada. Los océanos se 
congelan a una profundidad promedio de más de un kilómetro, limitado solo 
por el calor que emana lentamente del interior de la tierra. La mayoría de los 
organismos marinos microscópicos mueren, pero unos pocos se aferran a la 
vida. alrededor de las aguas termales volcánicas. El aire frío y seco detiene el 
crecimiento de los glaciares terrestres, creando vastos desiertos de arena 
arrastrada por el viento. Sin lluvia, el dióxido de carbono emitido por los 
volcanes no se elimina de la atmósfera. A medida que se acumula el dióxido 
de carbono, el planeta se calienta y el hielo marino se adelgaza lentamente.
72 Científico estadounidense Enero de 2000 Tierra bola de nieve
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
hama Banks en lo que hoy es el Océano 
Atlántico. Si el hielo y el agua tibia hubieran 
ocurrido con millones de años de diferencia, 
nadie se habría sorprendido. Pero la transición 
de los depósitos glaciares a estos carbonatos 
de “casquete” es abrupta y no hay evidencia de 
que haya pasado un tiempo significativo entre 
el momento en que los glaciares dejaron caer 
sus últimas cargas y el momento en que se 
formaron los carbonatos. Los geólogos se 
quedaron perplejos al explicar un cambio tan 
repentino del clima glacial al tropical.
Reflexionando sobre nuestras observaciones de 
campo de Namibia, nos dimos cuenta de que este 
cambio no es una paradoja. Las secuencias gruesas de 
rocas carbonatadas son la consecuencia esperada de 
las condiciones extremas de invernadero exclusivas de 
las secuelas transitorias de una tierra en forma de bola 
de nieve. Si la tierra se congelara, se necesitaría una 
atmósfera de dióxido de carbono ultra alta para elevar 
las temperaturas hasta el punto de fusión en el 
ecuador. Una vez
comienza el derretimiento, el agua de mar con bajo albedo 
reemplaza el hielo con alto albedo y la congelación 
descontrolada se revierte [vea la ilustración a continuación].
La atmósfera del invernadero ayuda a 
elevar las temperaturas de la superficie a 
casi 50 grados C, según cálculos realizados 
el verano pasado por el modelo climático 
Raymond T. Pierrehumbert de la 
Universidad de Chicago.
La reanudación de la evaporación también 
ayuda a calentar la atmósfera porque el vapor 
de agua es un poderoso gas de efecto 
invernadero, y una reserva de humedad en la 
atmósfera aumentaría el ciclo del agua. La 
lluvia torrencial eliminaría parte del dióxido de 
carbono del aire en forma de ácido carbónico, 
lo que erosionaría rápidamente los escombros 
rocosos que quedaron desnudos a medida que 
los glaciares se hundían. Los productos de la 
erosión química se acumularían rápidamente 
en el agua del océano, lo que provocaría la 
precipitación de carbono.
Se comió sedimento que se acumularía 
rápidamente en el fondo del mar y luego se 
convertiría en roca. Las estructuras 
conservadas en los carbonatos de la capa de 
Namibia indican que se acumularon 
extremadamente rápido, quizás en sólo unos 
pocos miles de años. Por ejemplo, los cristales 
del mineral aragonito, cuyos grupos son tan 
altos como una persona, solo podrían 
precipitarse a partir de agua de mar altamente 
saturada en carbonato de calcio.
Los carbonatos cap albergan una segunda 
línea de evidencia que respalda el escenario de 
escape de bola de nieve de Kirschvink. 
Contienen un patrón inusual en la proporción 
de dos isótopos de carbono: carbono común 
12 y carbono raro 13, que tiene un neutrón 
extra en su núcleo. Los mismos patrones se 
observan en los carbonatos de capa en todo el 
mundo, pero nadie pensó en interpretarlos en 
términos de una bola de nieve. Junto con Alan 
Jay Kaufman,
. . . Y ITS HOTRA CASA AFTERMATH
Etapa 3 Etapa 4
Tierra bola de nieve
como ItThaws
Invernadero
GLACIARES CARBONATO
SEDIMENTO
Aumentan las concentraciones de dióxido de carbono en la atmósfera.
1.000 veces como resultado de unos 10 millones de años de actividad 
volcánica normal. El efecto de calentamiento del invernadero en curso empuja 
las temperaturas al punto de fusión en el ecuador. A medida que el planeta se 
calienta, la humedad del hielo marino que se sublima cerca del ecuador se 
vuelve a congelar en elevaciones más altas y alimenta el crecimiento de los 
glaciares terrestres. El agua abierta que eventualmente se forma en los 
trópicos absorbe más energía solar e inicia un aumento más rápido de las 
temperaturas globales. En una cuestión de siglos, un mundo húmedo y 
brutalmente caliente suplantará al congelador.
A medida que los océanos tropicales se derriten, el agua de mar se evapora y 
trabaja junto con el dióxido de carbono para producir condiciones de 
invernadero aún más intensas. Las temperaturas de la superficie se elevan a 
más de 50 grados centígrados, lo que genera un ciclo intenso de evaporación 
y lluvia. Las tormentas de ácido carbónico erosionan los escombros rocosos 
que quedan como consecuencia de la retirada de los glaciares. Losríos 
crecidos arrastran bicarbonato y otros iones a los océanos, donde forman 
sedimentos de carbonato. Nuevas formas de vida —engendradas por el 
aislamiento genético prolongado y la presión selectiva— pueblan el mundo 
mientras el clima global regresa a la normalidad.
Tierra bola de nieve Científico estadounidense Enero de 2000 73
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
D
AV
ID
 F
IE
RS
TE
IN
TODOS LOS ANIMALES descendiente de los primeros eucariotas, células con un núcleo unido 
a una membrana, que aparecieron hace unos dos mil millones de años. En el momento del 
primer episodio de la bola de nieve terrestre, más de mil millones de años después, los 
eucariotas no se habían desarrollado más allá de los protozoos unicelulares y las algas 
filamentosas. Pero a pesar del clima extremo, que puede haber "podado" el árbol eucariota (
líneas puntedas), los 11 phyla animales que alguna vez habitaron la tierra emergieron 
dentro de un estrecho margen de tiempo después del último evento de bola de nieve. El 
prolongado aislamiento genético y la presión selectiva intrínseca a una tierra de bolas de 
nieve podrían ser responsables de esta explosión de nuevas formas de vida.
BOLA DE NIEVE
TIERRA
EVENTOS APARICIÓN
DE ANIMALES
Poriferans
Cnidarios
Equinodermos
un geoquímico isotópico ahora en la 
Universidad de Maryland, y el estudiante 
graduado de la Universidad de Harvard Galen 
Pippa Halverson, hemos descubierto que la 
variación isotópica es constante en muchos 
cientos de kilómetros de roca expuesta en el 
norte de Namibia. El dióxido de carbono que 
llega a los océanos desde los volcanes es 
aproximadamente un 1 por ciento de carbono 
13; el resto es carbono 12. Si la formación de 
rocas carbonatadas fuera el único proceso que 
elimina el carbono de los océanos, entonces la 
roca tendría la misma fracción de carbono 13 
que la que sale de los volcanes. Pero los tejidos 
blandos de las algas y las bacterias que crecen 
en el agua de mar también utilizan carbono del 
agua que los rodea, y su maquinaria 
fotosintética prefiere el carbono 12 al carbono.
13. En consecuencia, el carbono que 
queda para construir rocas 
carbonatadas en un océano lleno de 
vida como el que tenemos hoy tiene 
una proporción más alta de carbono 
13 a carbono 12 que el carbono recién 
salido de un volcán. Los isótopos de 
carbono de las rocas neoproterozoicas 
de Namibia registran una situación 
diferente. Justo antes de los depósitos 
glaciares, la cantidad de carbono 13 
cae en picado a niveles equivalentes a 
los de la fuente volcánica, una gota 
que creemos registra una disminución 
de la productividad biológica a medida 
que el hielo incrustaba los océanos en 
latitudes elevadas y la tierra se 
tambaleaba al borde de una helada 
descontrolada. Una vez que los 
océanos se congelaran por completo, 
la productividad habría cesado 
esencialmente, pero no existe ningún 
registro de carbono de este intervalo 
de tiempo porque el carbonato de 
calcio no podría haberse formado en 
un océano cubierto de hielo.
Una variación abrupta en este registro de 
isótopos de carbono se manifiesta en rocas 
carbonatadas que representan otras épocas 
de extinción masiva, pero ninguna es tan 
grande ni tan longeva. Incluso el impacto 
del meteorito que mató a los dinosaurios 
hace 65 millones de años no provocó tal
Cordados
Braquiópodos
Platelmintos
Anélidos
Moluscos
X
Priapulidos
NematodosX
Artrópodos
ARQUEA
Tiempo (hace millones de años)
colapso prolongado de la actividad biológica. 
En general, la hipótesis de la tierra de la bola 
de nieve explica muchas observaciones 
extraordinarias en el registro geológico del 
mundo neoproterozoico: las variaciones 
isotópicas de carbono asociadas con los 
depósitos glaciares, la paradoja de los 
carbonatos de capa, la evidencia de glaciares 
de larga vida. al nivel del mar en los trópicos, y 
los depósitos de hierro asociados. La fuerza de 
la hipótesis es que explica simultáneamente 
todas estas características sobresalientes, 
ninguna de las cuales tenía explicaciones 
independientes satisfactorias. Es más, creemos 
que esta hipótesis arroja luz sobre la evolución 
temprana de la vida animal.
planos corporales que aparecen repentinamente 
en el registro fósil durante la explosión del 
Cámbrico [vea la ilustración en esta página].
Una serie de eventos de congelación 
global habrían impuesto un filtro 
ambiental sobre la evolución de la vida. 
Por tanto, todos los eucariotas existentes 
proceden de los supervivientes de la 
catástrofe neoproterozoica. Alguna 
medida del alcance de las extinciones 
eucarióticas puede ser evidente en los 
“árboles de la vida” universales. Los 
árboles filogenéticos indican cómo varios 
grupos de organismos evolucionaron 
entre sí, según sus grados de similitud. 
En la actualidad, los biólogos suelen 
dibujar estos árboles observando las 
secuencias de ácidos nucleicos en los 
organismos vivos. La mayoría de estos 
árboles representan la filogenia de los 
eucariotas como una radiación retardada 
que corona un tallo largo y no 
ramificado. La falta de ramificación 
temprana podría significar que la 
mayoría de los linajes eucariotas fueron 
"podados" durante los episodios de la 
tierra de bolas de nieve.
La temperatura empinada y variable y los 
gradientes químicos endémicos de las efímeras 
aguas termales serían preseleccionados para la 
supervivencia en las secuelas infernales por venir. 
Ante el estrés ambiental variable, muchos 
organismos responden con alteraciones genéticas 
al por mayor. El estrés severo fomenta un gran 
grado de
Supervivencia y redención de vida
In la década de 1960 Martin JS Rudwick,trabajando con Brian Harland, pro-
planteó que la recuperación climática que 
siguió a una enorme glaciación 
neoproterozoica allanó el camino para la 
radiación explosiva de vida animal multicelular 
poco después. Eucariotas-Células que tienen 
un núcleo unido a la membrana y del que 
descienden todas las plantas y animales.-había 
surgido más de mil millones de años antes, 
pero los organismos más complejos que 
habían evolucionado cuando golpeó la primera 
glaciación neoproterozoica fueron las algas 
filamentosas y los protozoos unicelulares. 
Siempre ha sido un misterio por qué estos 
organismos primitivos tardaron tanto en 
diversificarse en los 11 animales.
74 Científico estadounidense Enero de 2000 Tierra bola de nieve
Copyright 1999 Scientific American, Inc.
BA
CT
ER
IA
S EU
CA
RI
OT
AS
35
00
30
00
25
00
2.0
00
15
00 90
0
80
0
70
0
60
0
50
0 0
H
EI
D
I N
O
LA
N
D
cambio genético en poco tiempo, 
porque los organismos que pueden 
alterar más rápidamente sus genes 
tendrán más oportunidades de 
adquirir rasgos que los ayudarán a 
adaptarse y proliferar.
Las comunidades de aguas termales 
ampliamente separadas geográficamente 
en la superficie helada del globo 
acumularían diversidad genética durante 
millones de años. Cuando dos grupos que 
comienzan igual se aíslan el uno del otro el 
tiempo suficiente en diferentes condiciones, 
es probable que en algún momento la 
extensión de la mutación genética produzca 
una nueva especie. Las repoblaciones que 
ocurren después de cada glaciación se 
producirían bajo presiones selectivas 
inusuales y rápidamente cambiantes, muy 
diferentes de las que preceden a la 
glaciación; tales condiciones también 
favorecerían el surgimiento de nuevas 
formas de vida.
Martin Rudwick puede no haber ido lo 
suficientemente lejos con su inferencia 
de que la mejora climática que siguió al 
gran hielo Neoproterozoico
Cuando se sofoca, el dióxido de carbono en la 
atmósfera se estabiliza a un nivel lo 
suficientemente alto como para defenderse 
de las capas de hielo que avanzan. Si todos los 
continentes se agrupan en los trópicos, por 
otro lado, permanecerán libres de hielo 
incluso cuando la tierra se enfríe y se acerque 
al umbral crítico para una helada 
descontrolada. El “interruptor de seguridad” 
de dióxido de carbono fallaría porque el 
entierro de carbón continúasin control. Es 
posible que nunca sepamos el verdadero 
detonante de una tierra de bolas de nieve, ya 
que tenemos teorías simples para el 
forzamiento final del cambio climático, incluso 
en los últimos tiempos. Pero debemos 
desconfiar de la capacidad del planeta para 
cambios extremos. Durante el último millón 
de años, la tierra ha estado en su estado más 
frío desde que aparecieron los animales por 
primera vez, pero incluso el mayor avance de 
los glaciares
Hace 20.000 años estaba lejos del 
umbral crítico necesario para hundir la 
Tierra en un estado de bola de nieve. 
Ciertamente, durante los próximos 
cientos de años, estaremos más
Algunos dicen que el mundo terminará en llamas
Algunos dicen en hielo. Por lo 
que he probado de deseo, lo tengo con 
los que favorecen el fuego. Pero si 
tuviera que perecer dos veces,
Creo que sé lo suficiente de odio para 
decir eso por la destrucción del hielo.
También es genial
Y sería suficiente.
- Robert Frost,
Fuego y hielo (1923)
la edad allanó el camino para la evolución temprana de 
los animales. Los fenómenos climáticos extremos en sí 
mismos pueden haber desempeñado un papel activo 
en el desove de la vida animal multicelular.
Hemos mostrado cómo los depósitos glaciares y las 
rocas carbonatadas en todo el mundo en el registro 
del Neoproterozoico apuntan a un tipo extraordinario 
de evento climático, una tierra de bolas de nieve 
seguida de un mundo de invernadero más breve pero 
igualmente nocivo. Pero, ¿qué causó estas 
calamidades en primer lugar, y por qué el mundo se ha 
librado de tales eventos en la historia más reciente? La 
primera posibilidad a considerar es que el sol 
neoproterozoico era más débil en aproximadamente 
un 6 por ciento, lo que hacía que la tierra fuera más 
susceptible a una congelación global. El lento 
calentamiento de nuestro sol a medida que envejece 
podría explicar por qué no hay bola de nieve
El evento ha ocurrido desde ese momento. Pero la 
evidencia geológica convincente sugiere que tales 
glaciaciones no ocurrieron en los mil millones de 
años antes del Neoproterozoico, cuando el sol 
estaba aún más frío. La configuración inusual de 
los continentes cerca del ecuador durante la época 
del Neopro- terozoico puede explicar mejor cómo 
se ponen en marcha los eventos de bolas de nieve [
vea la ilustración en la página 70]. Cuando los 
continentes están más cerca de los polos, como lo 
están hoy, el dióxido de carbono en la atmósfera 
permanece en concentraciones suficientemente 
altas para mantener el planeta caliente. Cuando 
las temperaturas globales bajan lo suficiente como 
para que los glaciares cubran los continentes de 
latitudes altas, como lo hacen ellos. En la Antártida 
y Groenlandia, las capas de hielo evitan la erosión 
química de las rocas debajo del hielo.
preocupado por los efectos de la humanidad sobre 
el clima a medida que la tierra se calienta en 
respuesta a las emisiones de dióxido de carbono 
[ver “El impacto humano en el cambio climático”, 
por Thomas R. Karl y Kevin E. Trenberth;
Científico Americano,Diciembre de 1999]. Pero, 
¿podría haber un mundo helado en nuestro futuro 
más lejano?
Todavía estamos a unos 80.000 años del pico de 
la próxima edad de hielo, por lo que nuestra 
primera posibilidad de una respuesta está lejos en 
el futuro. Es difícil decir dónde se desplazará el 
clima de la Tierra durante millones de años. Si la 
tendencia del último millón de años continúa y si 
fallara el interruptor de seguridad del continente 
polar, es posible que experimentemos una vez 
más una catástrofe global de hielo que 
inevitablemente sacudiría la vida en una nueva 
dirección. SA
Los autores Más información
PAUL F. HOFFMAN y DANIEL P. SCHRAG, ambos de la Universidad de Harvard, 
aportan experiencia complementaria para apoyar la hipótesis de la tierra de la bola de 
nieve. Hoffman es un geólogo de campo que ha estudiado durante mucho tiempo las 
rocas antiguas para desentrañar la historia temprana de la tierra. Dirigió la serie de 
expediciones al noroeste de Namibia que arrojaron evidencia de eventos neoterozoicos 
en la tierra de bolas de nieve. Schrag es un oceanógrafo geoquímico que utiliza las 
variaciones químicas e isotópicas de los arrecifes de coral, los sedimentos de aguas 
profundas y las rocas carbonatadas para estudiar el clima en escalas de tiempo que van 
desde meses hasta millones de años. Juntos pudieron interpretar la evidencia geológica 
y geoquímica de Namibia y explorar las implicaciones de una tierra de bolas de nieve y 
sus consecuencias.
Origen y evolución temprana de los metazoos. Editado por
JH Lipps y PW Signor. Plenum Publishing, 1992.
El origen de los planes corporales animales. D. Erwin, J. Valentine y 
D. Jablonski en Científico americano Vol. 85, núm. 2, páginas 
126-137; Marzo-abril de 1997.
Una Tierra Bola de Nieve Neoproterozoica. PF Hoffman, AJ 
Kaufman, GP Halverson y DP Schrag en Ciencia, Vol.
281, páginas 1342-1346; 28 de agosto de 1998.
La Primera Edad de Hielo. Kristin Leutwyler. Disponible solo en www. 
sciam.com/2000/0100issue/0100hoffman.html en elCientífico 
estadounidenseSitio web.
Tierra bola de nieve Científico estadounidense Enero de 2000 75
Copyright 1999 Scientific American, Inc.