Lord Kelvin i l’uniformisme en Geologia – Resposta

«The ‘Doctrine of Uniformity’ in Geology Briefly Refuted»

(Breu refutació de la «Doctrina de la Uniformitat» en Geologia)

“La «doctrina de la uniformitat» en la geologia, tal com la mantenen bona part dels més eminents geòlegs britànics, afirma que la superfície i l’escorça superior de la Terra han romàs quasi en el seu estat actual, en referència a temperatura i altres qualitats físiques, durant milions i milions d’anys. Però la calor que, com sabem per mitjà de l’observació, escapa anualment de la terra és tan gran, que si e haguera ocorregut d’una manera tan sols vagament uniforme durant vint mil milions d’anys, la quantitat de calor perdut per la terra hauria sigut aproximadament la necessària per a augmentar en 100ºC la temperatura d’una quantitat de roca superficial ordinària de cent vegades la massa de la Terra (mire els càlculs adjunts) . Açò seria més que suficient per a fondre un volum de roca superficial de massa equivalent a la de tota la Terra. No hi ha cap hipòtesi amb aparences de versemblança ni pel que fa a accions químiques, fluïdesa interior, efectes de la pressió a gran temperatura, o el possible caràcter de les substàncies de l’interior de la Terra, que puga justificar la suposició que l’escorça terrestre haja romàs quasi invariable, mentres que en la totalitat, o en qualsevol part de la Terra, s’ha perdut tan gran quantitat de calor.»

Original de la cita: The ‘Doctrine of Uniformity’ in Geology Briefly Refuted.
Proceedings of the Royal Society of Edinburgh Volume 5.   
January 1866, pp. 512-513.

https://doi.org/10.1017/S0370164600041250

NOTA: S’ha omés la part corresponent als «càlculs adjunts» que esmenta el text però no són necessaris per a realitzar l’activitat.

QÜESTIONS
1.      Explica en tres línies l’opinió de l’autor.

Lord Kelvin afirma que la Terra és jove i no pot haver tingut una superfície sòlida tant de temps com reclama la “doctrina de la uniformitat”. Amb això descartava la teoria geològica de l’Uniformisme.

2.     Quines són les raons que suporten la seua opinió?

Basa la seua opinió en què la quantitat de calor que emet la Terra és molt gran. En conseqüència,  fa poc de temps la Terra devia tindre una temperatura tan elevada que les roques superficials estarien foses i no era possible l’existència d’una activitat geològica semblant a l’actual durant milers de milions d’anys.

3.     Lord Kelvin va escriure el text cap a la fi del segle XIX. Amb els coneixements actuals, creus que té raó, o creus que el seu raonament presenta punts dèbils?

Kelvin va calcular que l’edat de la Terra estava entre 24 i 400 milions d’anys, una àmplia banda de valors deguda a la incertesa sobre la distribució i conducció de la calor per l’interior de la Terra però sempre massa breu per a considerar acceptable l’Uniformisme geològic.

Les premisses del raonament de Kelvin eren

·         que la Terra era rígida,

·         que les seues propietats físiques eren homogènies i

·         que no hi havia cap font d’energia desconeguda.

John Perry, antic alumne de Kelvin, va assenyalar que alguna de les premisses de Kelvin podia ser errònia. Si la Terra no fora homogènia i la conducció de calor a l’interior de la Terra fora molt més eficaç que a la zona superficial, la quantitat de calor emesa per la Terra no exigiria que l’escorça terrestre estiguera fosa fa pocs milions d’anys. Si l’interior de la Terra actuara com un fluid, (encara que fora a escales de temps molt llargues), la transferència de calor es produiria principalment per convecció, què és el mecanisme de transferència de calor més eficaç, i la diferència de temperatures a l’interior terrestre seria menor que la calculada per Kelvin. Atesa la proposta de Perry, la part superficial de la Terra conduiria la calor molt lentament, el gradient geotèrmic[1] de l’escorça seria molt gran i a escassa profunditat hi hauria temperatures molt elevades. Eixa situació explicaria l’emissió de la quantitat de calor calculada per Kelvin sense arribar a l’estat de fusió durant un temps enorme. Esta manera de considerar les coses podria explicar la gran antiguitat de la superfície de la Terra en una situació semblant a la present, d’acord amb les tesis de l’Uniformisme geològic.

Clàssicament s’ha repetit que la radioactivitat de l’interior de la Terra va invalidar el raonament de Kelvin en proporcionar una font imprevista que podia anar alliberant calor lentament sense que la Terra alcançara les elevades temperatures que ell hi havia deduït. Els càlculs actuals indiquen que la radioactivitat interna de la Terra genera 2·1013 watts i que la Terra emet un poc més del doble a l’exterior, però també mostren que la incorporació de la calor produïda per radioactivitat a les equacions de Kelvin no fa variar quasi l’antiguitat de la Terra.

La gràfica Temperatura-Profunditat[2] de la Terra mostra que la temperatura de l’interior terrestre augmenta ràpidament al llarg dels primers 400 kilòmetres. Cap avall la temperatura puja molt més lentament amb la profunditat. Sabem ara que la transmissió del calor és molt més eficaç a l’interior terrestre degut als corrents de convecció. La gràfica es compatible el plantejament de Perry.

L’alumne havia superat el mestre. No obstant, el gran prestigi de Kelvin va fer que Perry no rebera al seu temps el reconeixement que mereixia. El descobriment de la radioactivitat va desviar l’atenció cap a la idea, errònia, que eixa era la nova forma d’energia que explicava la gran antiguitat de la Terra. Tal estat d’opinió va minar la versemblança de les propostes que implicaren el moviment dels continents i va retardar per dècades el coneixement de la dinàmica interna de la Terra i l’aparició i acceptació de la teoria de la Tectònica de Plaques.

BIBLIOGRAFIA:

ENGLAND, P. C.; MOLNAR P.; RICHTER, F. Kelvin. Perry y la edad de la Tierra.  Investigación y Ciencia nº372. Sep.  2007.

ENGLAND, P. C.; MOLNAR P.; RICHTER, F. John Perry’s neglected critique of Kelvin’s age for the Earth: A missed opportunity in geodynamics. GSA Today: v. 17, no. 1. January 2007.

NOTES

[1]              Gradient geotèrmic: Variació de la Temperatura amb la profunditat cap a l’interior terrestre. Un gradient elevat indica que el calor es transmet lentament¸ pel contrari, un gradient baix indica una transmissió rápida.
[2]              Bkilli1 – Trabajo propio. Wikipedia. Geothermal gradient adapted from Boehler, R. (1996). Melting temperature of the Earth’s mantle and core: Earth’s thermal structure. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 24(1), 15–40.