1. Los ríos también llevan sal disuelta, pero mucho menos que el mar
Si comparamos la cantidad de sustancias disueltas en el agua del mar y en la de los ríos, la diferencia es enorme. Según el Servicio Geológico de EE. UU. (USGS), el agua de mar tiene una salinidad de unos 3,5% (aproximadamente 35 gramos de sustancias salinas por kilogramo)[2]. En cambio, un estudio de 1963 indica que el promedio de los ríos del mundo tiene unos 0.12 gramos por litro (0.012%)[1]. Esto significa que el agua de mar es unas 300 veces más concentrada que la de los ríos.
El agua de los ríos no sabe a sal porque es muy diluida, pero no es cero. El mismo estudio estima que los ríos del mundo llevan unos 3,900 millones de toneladas de materiales disueltos al mar cada año[1]. Estos componentes vienen de las rocas de la tierra. La lluvia disuelve un poco de dióxido de carbono del aire, se vuelve ligeramente ácida y descompone las rocas, liberando minerales que los ríos llevan al mar[2][3]. Además, las fuentes hidrotermales del fondo del mar y los volcanes submarinos también añaden componentes al océano[3][2].
Los ríos siguen añadiendo agua al mar, pero el océano no se desborda. ¿Adónde va esa agua?
2. Cómo el agua del mar vuelve al cielo por evaporación y qué pasa en los lagos sin salida
Según los datos del Ministerio de Tierras, Infraestructura, Transporte y Turismo de Japón, la precipitación anual global es de unos 577,000 kilómetros cúbicos. De esa cantidad, unos 119,000 caen sobre la tierra. De esa parte terrestre, unos 74,000 se evaporan y los restantes 45,000 fluyen hacia el mar como ríos o aguas subterráneas[4]. Sobre el mar mismo, la lluvia es de unos 458,000 kilómetros cúbicos (la Asociación de Publicaciones Marítimas de Japón lo redondea a 460,000)[5].
Si las entradas y salidas están equilibradas, el mar devuelve unos 500,000 kilómetros cúbicos de agua al cielo cada año por evaporación (la lluvia sobre el mar más el aporte de los ríos). Esto es una estimación basada en sumar los datos de las fuentes. Los ríos aportan solo alrededor del 10% de esa cantidad. El mar no se desborda porque la evaporación devuelve al cielo el agua que entra desde los ríos.
Al evaporarse, solo el agua sube al cielo; la sal se queda en el mar. Los lagos que reciben ríos pero no tienen una salida de agua hacia otro río o el mar también se vuelven salados por la misma razón. El Mar Muerto es un lago sin salida y tiene una salinidad del 34% (en 2011), casi 10 veces más que el mar[6]. En 1715, el astrónomo Halley explicó el mar y estos lagos con la misma explicación[7].
3. El método de Halley y el cálculo de Joly para estimar la edad del mar a partir de su sal
En 1715, Halley, famoso por estudiar cometas, escribió en las actas de la Royal Society una propuesta sobre la causa de la salinidad del mar y cómo usarla para descubrir la edad del mundo. Su idea era que los ríos llevan sustancias disueltas y que solo el agua sin sal se evapora del mar. Por lo tanto, la sal marina aumenta constantemente. Si comparamos la salinidad del pasado con la actual, podríamos saber a qué velocidad aumenta[7][8].
Halley no tenía datos antiguos de medición ni información sobre la cantidad de sal que llevan los ríos. Alguien hizo el cálculo real unos 180 años después. El geólogo irlandés John Joly, a finales de la década de 1890, calculó la cantidad de sodio que los ríos llevaban al mar cada año y dividió la cantidad total de sodio en el océano por esa cifra. Asumió que el mar empezó siendo agua dulce y que solo el sodio traído por los ríos se había acumulado. Su respuesta fue de entre 80 y 100 millones de años[9][10].
La edad actual de la Tierra se estima en unos 4,540 millones de años[11]. La respuesta de Joly fue aproximadamente 1/50 de esa cifra. Más tarde, en 1910, se señaló que Halley había propuesto el mismo método casi 200 años antes[9]. ¿Dónde estuvo el error en el cálculo? Había dos suposiciones principales: ¿Empezó el mar realmente como agua dulce? Y ¿Toda la sal traída por los ríos se queda acumulada en el mar? Primero, veamos el origen del mar.
Nota: Este cálculo se basaba en la premisa de que el mar era originalmente agua dulce y solo se acumuló el sodio traído por los ríos.
4. ¿Fue el mar salado desde el principio? La duda de Rubey sobre el origen del cloro
El cálculo de Joly asumía que el mar era originalmente agua dulce y que solo la sal de los ríos se había acumulado[10]. El geólogo estadounidense William W. Rubey cuestionó esta premisa. En 1951, en su discurso como presidente de la Sociedad Geológica de América, reconsideró la historia del agua de mar desde un balance de cantidades[21].
Rubey contó sustancias que se vuelven gases fácilmente, como el agua, el cloro y el azufre. Sumó las cantidades actuales en el mar y el aire, más las atrapadas en rocas antiguas, y restó la cantidad que las rocas de la superficie podrían liberar por erosión. Para el cloro, de un total estimado de unos 306 unidades (en 10^20 gramos), solo unas 5 podían explicarse por erosión, es decir, solo el 2%. Para el azufre y el agua, la erosión no explicaba la mayor parte[21]. Estos datos de 1951 pueden no coincidir exactamente con las investigaciones actuales.
La proporción de lo que faltaba era muy similar a la composición de los gases emitidos por volcanes y aguas termales. Rubey pensó que los gases que subían desde el interior de la Tierra eran los materiales que formaron el mar y el aire[21]. Los gases volcánicos son principalmente vapor de agua, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono[26], e incluyen cloruro de hidrógeno, que se disuelve bien en el agua y causa lluvia ácida[25].
Según Rubey, los dos grandes componentes de la sal marina tienen orígenes diferentes. Él consideró que el sodio puede explicarse por la erosión de las rocas, pero que el cloro y otros requieren un suministro desde el interior de la Tierra. La página de introducción del USGS dice que la sal viene de las rocas terrestres, pero también menciona que los volcanes submarinos aportan sal[2]. Rubey llamó a quienes creían que todo estaba allí desde el principio "los de remojo rápido" y a quienes creían que aumentó poco a poco "los de remojo lento". Él estaba más cerca de los últimos[21].
Esto rompe una de las premisas de Joly: el mar no se formó solo acumulando la sal traída por los ríos. Entonces, ¿era el primer mar, con el cloro de los gases volcánicos disueltos, un mar de ácido fuerte?
Nota de seguridad: La división de Joly se basaba en la premisa de que el mar era originalmente agua dulce y solo se acumuló la sal de los ríos. El mar no es agua formada solo por la acumulación de sal de los ríos.
5. La explicación del mar ácido neutralizado por la tierra y lo que opinan los expertos
Hay una explicación común sobre el origen del mar: los gases volcánicos como el cloruro de hidrógeno se disolvieron en la lluvia, haciendo que el primer mar fuera ácido. Ese agua ácida disolvió las rocas, se neutralizó, y el sodio y otros minerales se disolvieron en el agua, creando la salmuera actual. "Neutralizar" significa que el ácido reacciona con la roca y disminuye, mientras el sodio y el calcio se disuelven en el agua. El cloro permanece en el agua[27].
Sin embargo, los documentos especializados tienen objeciones a la parte del "mar fuertemente ácido". Rubey calculó que si todo el cloro estuviera disuelto en el primer mar, el pH sería de aproximadamente 0.3 (muy ácido). Pero para neutralizar ese mar con rocas, se necesitaría más roca que la que se ha erosionado en la historia de la Tierra, y no se encuentran grandes cantidades de caliza en las capas geológicas iniciales. Por lo tanto, pensó que tal mar era improbable[21].
Una revisión de 2010 afirma que no hubo mares de ácido clorhídrico o sulfúrico, y que cuando la vida apareció, el pH era casi neutro, como el mar actual[22]. Por otro lado, es posible que el mar fuera ligeramente ácido en épocas con mucho dióxido de carbono. Un estudio de 2025 sugiere que el pH justo después de la formación del mar era de unos 5, y subió a neutro antes de hace 4,000 millones de años debido a la rápida erosión de las rocas[29]. Para hace 4,000 millones de años, estudios de 2017 y 2018 estiman un pH de entre 6.5 y 7.0, atribuyendo valores más bajos al alto dióxido de carbono atmosférico[23][24]. Las estimaciones del pH antiguo varían mucho y siguen siendo debatidas[24].
En resumen, la idea de un "mar de ácido fuerte neutralizado" tiene objeciones. En cambio, la idea de un "mar ligeramente ácido por dióxido de carbono que se volvió neutro por erosión" aparece en cálculos recientes. Sobre el origen del cloro, Rubey pensó que la erosión no bastaba y se necesitaba suministro desde el interior de la Tierra.
Entonces, ¿esta sal se queda acumulada en el mar? Examinemos la otra premisa de Joly.
6. Por qué falla el cálculo de Joly: la sal también sale del mar
La otra premisa de Joly era que toda la sal traída por los ríos se queda en el mar y sigue aumentando. Pero en realidad, el sodio y otros elementos pueden salir del mar al convertirse en minerales y hundirse, o al salir en salpicaduras de las olas[10]. El USGS también explica que algunos componentes son eliminados por los seres vivos del mar[2].
Cuando las entradas y salidas están equilibradas, el tiempo promedio que un componente permanece en el mar se llama "tiempo de residencia". En los libros de oceanografía, el sodio tiene un tiempo de residencia de unos 55 millones de años, el ion cloruro unos 87 millones de años, y las moléculas de agua unos 3,100 años[12]. En el mismo mar, el agua se renueva en miles de años, pero el sodio permanece durante decenas de millones de años. La diferencia es de más de 10,000 veces. Aunque hay diferencias en los datos de las fuentes, la respuesta de Joly es cercana al tiempo de residencia del sodio. El número que calculó pensando en la edad de la Tierra estaba cerca del tiempo que el sodio pasa en el mar[10].
Si hacemos el mismo cálculo con los números actuales, obtenemos unos 50 millones de años (estimación aproximada usando datos de volumen de agua marina, proporción de sodio, volumen de agua de río y concentración de sodio de las fuentes citadas).
La composición del agua de río y del mar también es muy diferente. En el agua de río, cerca de la mitad de las sustancias disueltas son bicarbonatos, seguidos por el calcio[1]. En el agua de mar, el ion cloruro (cloro) y el sodio constituyen cerca del 85%[3], mientras que el bicarbonato es menos del 1%[13]. El calcio se precipita fácilmente y es tomado por los seres vivos, saliendo del mar relativamente rápido. El sodio y el cloro tienen pocos mecanismos de eliminación y permanecen en el mar[13][2]. El agua de mar no es simplemente agua de río concentrada; el calcio que sale fácilmente es escaso, mientras que el sodio y el cloro que permanecen son abundantes. Además, según Rubey, el cloro no se explica solo por la erosión, sino que requiere suministro desde el interior de la Tierra[21].
Hay otras salidas de sal. En todo el mundo existen capas de roca salina formadas por el secado de antiguos mares, lo que muestra que grandes cantidades de sodio y otros elementos pueden salir del mar[10]. Los estudios que estiman la salinidad pasada basándose en la cantidad de cloro sugieren que los mares del Paleozoico eran más concentrados que los actuales, y que la salinidad bajó al quedar sal atrapada en nuevos mares[28]. Una revisión sugiere que al principio de la Tierra podría haber sido 1.5 a 2 veces más salado[22]. Los números varían entre estudios, pero no coinciden con la idea de que la sal de los ríos se acumuló desde cero.
Entonces, ¿qué pasa cuando estas dos aguas de composición diferente se encuentran?
7. La cuña de agua salada: qué ocurre donde el río entra al mar
Las normas técnicas del Ministerio de Tierras, Infraestructura, Transporte y Turismo de Japón dividen la zona de transición entre el río y el mar. La zona donde el agua del río y el agua de mar se mezclan se llama "zona de agua salobre", con una salinidad de 0.5 a 30‰. La sección del río donde el nivel del agua cambia con las mareas se llama "sección afectada por las mareas", y la sección donde el agua salada sube río arriba se llama "sección de ascenso de agua salada"[15]. El Instituto Nacional de Investigación sobre Políticas de Infraestructura explica que en la marea alta, el agua salada sube por el río cambiando la corriente, y en la marea baja, vuelve a su estado original[16]. La frontera entre el río y el mar no es una línea, sino una banda que se mueve con las mareas.
El agua del río y el agua de mar tienen distinta densidad. En ríos con poca fuerza de marea y mucho caudal, el agua de mar se hunde en forma de cuña por debajo, y el agua del río fluye por encima, creando una frontera clara. Esto se llama "cuña de agua salada" (tipo débilmente mezclado). Las normas indican que esto es común en ríos de gran caudal en el lado del Mar de Japón, donde la variación de la marea es pequeña. En el lado del Pacífico de Japón oriental, es común el tipo débilmente mezclado donde la frontera es inclinada. Los ríos que desembocan en mares interiores del Pacífico, con gran variación de marea, suelen ser del tipo fuertemente mezclado, con mezcla vertical[15].
La zona de agua salobre también sirve como camino para los peces de río y de mar.
8. El salmón que vuelve a los ríos en otoño y cómo su cuerpo vive en agua dulce y salada
Según la Organización de Investigación y Educación Pesquera de Japón, el salmón chum (shirozake), llamado normalmente “salmón”, llega a la costa norte de Japón entre septiembre y diciembre y sube por los ríos. Los peces jóvenes nacidos bajan al mar entre marzo y mayo del año siguiente. El grupo principal que regresa son los peces de 4 años[17]. Los peces jóvenes que llegan al mar crecen cerca de la costa durante 1 o 2 meses antes de ir a mar abierto[18].
El agua del río y del mar son muy diferentes. Los peces óseos como el salmón mantienen la concentración de sus fluidos corporales en aproximadamente 1/3 de la del agua de mar, tanto en el río como en el mar. Es mucho más concentrada que el agua de río y más diluida que el agua de mar[14].
En el río, el exterior del cuerpo es menos concentrado, por lo que el agua entra en el cuerpo. Por eso, producen mucha orina diluida y usan energía para absorber sal por las branquias. En el mar, al contrario, el cuerpo pierde agua, por lo que beben agua de mar y las células de las branquias expulsan el exceso de sal[14]. Pueden viajar entre el río y el mar porque pueden cambiar entre estos dos sistemas. Las glándulas nasales de las aves marinas y las glándulas oculares de las tortugas marinas también expulsan sal con el mismo mecanismo[14].
El salmón atraviesa con su cuerpo la banda de agua salobre entre el río y el mar.
9. Experimento en casa: hacer un mar en un plato y observar el nivel del agua en la desembocadura
Podemos ver dónde la evaporación deja la sal y dónde se superponen dos aguas dentro de casa. Hagámoslo con un adulto.
Disuelve 1/4 cucharadita de sal en 3 cucharadas de agua (aproximadamente 3%, como el agua de mar). Ponlo en un plato poco profundo en una habitación soleada. En unos días, el agua disminuirá y quedarán granos blancos. No bebas esa agua. Pon el plato donde las mascotas y los niños pequeños no puedan alcanzarlo.
En un vaso delgado, disuelve 10 gramos de sal en 100 mililitros de agua y añade pintura para dar color. Vierte agua sin color suavemente apoyándola en el dorso de una cuchara. Como la solución salina es más densa que el agua, si se hace bien, se separará en capas. El agua salada coloreada y pesada queda abajo, y el agua queda arriba, como una pequeña versión de la cuña de agua salada. La forma de hacer agua colorida está en el material educativo de Chuden (Electricidad de Chubu)[19].
En la página "Información de prevención de desastres fluviales" del Ministerio de Tierras, Infraestructura, Transporte y Turismo, compara los gráficos de nivel de agua de una estación de observación cerca de la desembocadura y otra aguas arriba para un día. En la sección afectada por las mareas cerca de la desembocadura, el nivel del agua cambia con la marea[15]. Observa si las formas de los gráficos son distintas (dependiendo de la ubicación de la estación o las presas, algunas ríos no muestran el efecto de la marea)[20].
Nota de seguridad: Haz los experimentos con un adulto. Solo el agua sale al aire, la sal se queda. Para la seguridad: No entres en el agua del río o del mar para comprobar. Si vas a ver la desembocadura o la orilla del río, hazlo con un adulto, mirando desde un puente o un dique. No te acerques después de la lluvia o cuando el agua está crecida. No bebas agua salada.