Gran parte de nuestra comprensión del pasado de la Tierra se deriva de registros estratigráficos expuestos en afloramientos rocosos o recuperados de núcleos perforados. Estos registros abarcan inmensos intervalos de tiempo, desde miles hasta miles de millones de años, y constituyen la base de las geocronologías utilizadas para reconstruir los cambios geológicos, climáticos y ambientales. Sin embargo, como demuestra un nuevo estudio publicado en Communications Earth & Environment , estos registros distan mucho de ser uniformes.
por Gintarė Bidlauskienė, Universidad de Vilnius
La investigación, coautorada por Andrej Spiridonov, profesor de Geología y Paleontología en la Universidad de Vilnius, demuestra que las brechas, los grupos y las variaciones pronunciadas en los registros geológicos determinan fundamentalmente cómo se puede interpretar la historia de la Tierra.
El estudio, «Escalas y brechas temporales, fluctuaciones de Haar y geocronologías multifractales», fue realizado por un equipo internacional de investigadores de Canadá, Alemania, Chile y Lituania. Entre los autores se encuentra Shaun Lovejoy, profesor de Física en la Universidad McGill (Canadá) y uno de los autores principales del artículo. Utilizando 23 conjuntos de datos geocronológicos que abarcan el Holoceno, el Cuaternario, el Fanerozoico y el Precámbrico, el equipo se centra no solo en los datos en sí, sino también en su densidad de distribución a lo largo del tiempo.
La densidad de medición como magnitud clave
«Los registros geológicos suelen considerarse como si se hubieran muestreado uniformemente a lo largo del tiempo, pero en realidad son muy desiguales. Estas variaciones no son solo limitaciones técnicas, sino que contienen información que afecta fundamentalmente nuestra interpretación del pasado de la Tierra», afirma el profesor Spiridonov.
En geocronología cuantitativa, las muestras se suelen tomar a intervalos regulares de profundidad y se miden propiedades como la densidad de la roca o la composición isotópica. Para que sean útiles, es necesario asignarles edades, creando así un marco cronológico. Sin embargo, este proceso se complica por la alta variabilidad de las tasas de sedimentación, la erosión y la ausencia de estratos; en ocasiones, intervalos geológicos completos faltan en el registro.
Como explica el profesor Lovejoy en el texto de su blog, la forma tradicional de abordar esta complejidad ha sido identificar puntos de referencia clave o «eventos» con edades establecidas e interpolarlos. Si bien esto permite datar muestras individuales, puede ocultar la estructura irregular del registro subyacente.
El nuevo estudio aborda esta cuestión analizando la densidad de medición (el número de mediciones por unidad de tiempo) en un amplio rango de escalas de tiempo. Esta cantidad resulta ser muy informativa. En lugar de comportarse de la manera bastante uniforme esperada, la densidad de medición exhibe fluctuaciones sistemáticas que siguen patrones invariantes de escala o multifractales.
De la estadística clásica a los multifractales
Para caracterizar estas fluctuaciones, los autores aplican el análisis de fluctuación de Haar, un método que revela cómo cambia la variabilidad con la escala temporal. Sus resultados muestran dos regímenes distintos. A escalas temporales más cortas, de hasta aproximadamente un millón de años en los registros geológicos analizados, las fluctuaciones de la densidad de medición se asemejan a la conocida «curva de campana» de la estadística clásica. Sin embargo, a escalas temporales más largas, las fluctuaciones se vuelven tan grandes que los enfoques estadísticos clásicos ya no son aplicables.
En cambio, la densidad sigue un comportamiento multifractal , lo que significa que sus propiedades estadísticas varían según la escala, pero lo hacen de forma estructurada y predecible. Cabe destacar que este comportamiento se observa de forma consistente en diversos tipos de registros, incluyendo datos de polen, sedimentos lacustres, núcleos de hielo, loess, espeleotemas y sedimentos marinos.
Según los autores, identificar la transición del comportamiento clásico al multifractal proporciona una nueva perspectiva sobre la dinámica del sistema terrestre. Demuestra que la variabilidad en los registros geológicos y climáticos no es meramente ruido, sino que refleja una organización jerárquica profunda a lo largo de escalas temporales.
Brechas, sesgos y un nuevo indicador paleoclimático
Una de las implicaciones clave de este trabajo es el reconocimiento de la densidad de medición como un nuevo paleoindicador. Tradicionalmente, las lagunas en el registro geológico se han tratado como un problema o una limitación. Este estudio demuestra que la distribución de dichas lagunas y el muestreo desigual que producen contienen información valiosa.
Los autores observan que la densidad de las mediciones suele estar correlacionada con indicadores paleoclimáticos primarios, como las fluctuaciones de la paleotemperatura. Por ejemplo, en los núcleos de hielo, los periodos de alta variabilidad tienden a muestrearse con mayor densidad, mientras que los intervalos más tranquilos suelen estar subrepresentados. Si no se tiene en cuenta este efecto, las interpretaciones estadísticas de los datos paleoclimáticos pueden resultar sesgadas.
Al analizar explícitamente la densidad de medición, es posible, en principio, corregir el sesgo de los registros paleoclimáticos y otros espectros. De esta manera, la información sobre datos faltantes y lagunas puede transformarse, de una aparente ausencia de evidencia, en un conocimiento positivo sobre la estructura de la variabilidad pasada de la Tierra. Sin embargo, el trabajo metodológico necesario para implementar dichas correcciones aún no se ha realizado. Actualmente, eliminar el sesgo requeriría un conocimiento detallado de la densidad de medición y su relación con el paleoindicador específico que se analiza.
¿Cuánto tiempo es suficiente?
El estudio también aborda una pregunta fundamental: cuánto tiempo se necesita un registro geológico para captar la gama completa del comportamiento de la Tierra. Los autores estiman que revelar la escala exterior de la variabilidad del sistema terrestre requiere registros que abarquen al menos 500 millones de años, y posiblemente más. Esto ayuda a explicar por qué las escalas temporales más cortas a menudo no logran captar tanto los regímenes estables como los altamente caóticos.
Curiosamente, la evidencia de los registros carbonatados más extensos sugiere un posible cambio de comportamiento en escalas temporales superiores a aproximadamente 500 millones de años, donde la variabilidad podría comenzar a disminuir en lugar de seguir aumentando. Sin embargo, se requieren más análisis antes de poder extraer conclusiones definitivas.
Como enfatiza el profesor Lovejoy, estos hallazgos tienen implicaciones no solo para comprender el pasado de la Tierra, sino también para la modelización del cambio planetario futuro. Reconocer la estructura multifractal de los datos geocronológicos proporciona un marco más realista para interpretar la variabilidad, los extremos y las tendencias a largo plazo.
Detalles de la publicación
Shaun Lovejoy et al., Escalas y brechas temporales, fluctuaciones de Haar y geocronologías multifractales, Communications Earth & Environment (2026). DOI: 10.1038/s43247-026-03226-3
