La isostasia es la idea de que las diferentes partes de la corteza terrestre están en equilibrio gravitacional lo que implica, entre otras cosas, que la corteza terrestre flota en un sustrato semifluido, el manto. Su fundamento físico está en el principio de Arquímedes. El concepto se originó a mediados del siglo XIX como consecuencia de estudios topográficos y geodésicos y jugó un papel fundamental en las discusiones sobre la tectónica terrestre en la primera mitad del siglo XX.

En la década de 1850 los técnicos que trabajaban para el Gran Proyecto de Topografía Trigonométrica de la India a las órdenes de Andrew Waugh, sucesor en el cargo de George Everest, se encontraron con un problema. Sabían que la fuerza gravitacional debida a la masa de las montañas podía afectar a sus plomadas. Sin embargo, las impresionantes montañas del Himalaya desviaban las plomadas menos de lo que esperaban, lo que creaba problemas cartográficos. Esto mismo lo había observado un siglo antes Pierre Bouguer en los Andes. Este inconveniente técnico supuso para los científicos la posibilidad de especular sobre la estructura de la Tierra.

George Airy, matemático y astrónomo real, propuso que las montañas más altas tenían raíces que alcanzaban mayor profundidad que la corteza circundante, teniendo la corteza una densidad constante. Por su parte John Pratt, matemático y archidiácono de Calcuta, sugirió que la densidad de las montañas varía inversamente a su altura. Ambas propuestas son equivalentes desde el momento en que afirman que para un punto cualquiera del sutrato a una profundidad finita la carga es igual en todas partes.

Los geólogos estaban fascinados con el fenómeno. Clarence Dutton lo llamó isostasia y fue de los primeros en darse cuenta de las implicaciones que tenía para la dinámica interna de la Tierra. Varios geólogos vieron en él la explicación a los niveles cambiantes de tierra y mar en Escandinavia: propusieron que durante la última glaciación el peso de las masa de hielo había hundido la tierra que estaba ahora rebotando.

Los avances posteriores en geofísica y geodesia cambiaron el estatus de la isostasia de idea novedosa a verdad ampliamente aceptada. Los geofísicos, notablemente Veikko Heiskanen, emplearon y mejoraron la formulación de Airy; de hecho el modelo se llama en la actualidad de Airy-Heiskanen. Por su parte, por conveniencia, los geodésicos prefirieron el modelo de Pratt, mejorado por John Hayford, cuyo trabajo merece mención aparte.

Los geodésicos sabían perfectamente que la determinación de la longitud y la latitud hechas por triangulación arrojaba resultados diferentes a la calculada por métodos astronómicos y atribuían esta discrepancia a las desviaciones de las plomadas. Hayford llevó a cabo una serie enorme y sistemática de mediciones con la mayor precisión posible en la época usando el modelo de Pratt como referencia. Demostró de esta forma que las desviaciones de las plomadas varían de forma sistemática. También que los límites entre la tierra y el mar provocaban variaciones mucho mayores que la topografía local. Con estos resultados en la mano Hayford anunció en 1909 un nuevo modelo para el elipsoide de referencia, una superficie definida matemáticamente que aproxima la forma real de la Tierra, que fue ampliamente aceptado. Además confirmó algo que algunos geólogos venían sospechando, a saber, que el material de los continentes era menos denso que el del suelo oceánico.

Con los resultados de Hayford en la mano los geólogos no tenían más remedio que enfrentarse al hecho de que la isostasia suponía una amenaza grave a la teoría de una Tierra que se contrae rápidamente al enfriarse como base para los modelos de la tectónica. Si los continentes eran más ligeros que los suelos oceánicos entonces la hipótesis de que los continentes se hundieron para formar las cuencas oceánicas propuesta por Eduard Suess en su muy influyente Das Antlitz der Erde (La faz de la Tierra; publicado en tres volúmenes entre 1883 y 1904) no podía ser cierta. Como consecuencia se necesitaron nuevas hipótesis que salvaran este problema. Se propusieron muchas teorías tectónicas alternativas por parte de geólogos y físicos y todas tropezaban de una u otra manera con la misma piedra, la isostasia. Por ejemplo, la deriva continental de Wegener parecía imposible: ¿como podían unos continentes menos densos moverse a través de suelos marinos más densos?

Hubo que esperar a los años 60 del siglo XX, con el desarrollo de la tectónica de placas, para encontrar una teoría capaz de solventar los problemas que planteaba la isostasia. El nuevo modelo establecía las fronteras entre placas de grosor equivalente, no entre continentes y océanos, haciendo así posible el movimiento de éstas.

[La serie De… pretende presentar, desde un punto de vista histórico, algunos conceptos fundamentales de la ciencia que, según nuestro criterio, toda persona culta debería conocer.

El título genérico de las anotaciones intenta reflejar cuatro intenciones a la hora de concebirlas. En primer lugar no son presentaciones sistemáticas o muy detalladas ya que no pretenden ser un texto definitivo sobre el asunto que se trata y, por eso mismo, y en segundo lugar, intentan ser una invitación a la exploración y al descubrimiento. En tercero, la presentación histórica puede ayudar a comprender mejor algunos conceptos y, finalmente, esta misma aproximación histórica tiene como objetivo presentar la ciencia como la actitud dinámica y sistemática de adquisión de conocimiento que es. Todo ello condensado en un simple De…]

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance