ゴットランド地方は、オルドビス紀に遡る石灰岩を基盤としているが、ゴツカ・サンド島およびサルヴォレフ礁・コッパシュテーナナ礁(Kopparstenarna)は、最終氷期に主にエスカーとモレーンの形で堆積した流送土砂から形成されている。砂礁は以前は巨大なエスカーと考えられてきたが、1980年代のスウェーデン地質調査の詳細な分析によって、どちらかと言えばモレーンに近いということが判明した。このモレーンはおそらく、2つの窪地の間に位置するという砂礁の海底地形の影響によって形成されたものである。すなわち、2つの異なる氷河の分離帯であったと考えられるのである。スカンディナヴィア氷床の後退期に、氷河が現在の島の高さにデルタを形成し、大量の砂が堆積した可能性が高い。この砂礁は今日まで続いている、バルト海における2つの年代に渡るプロセスの中で形成されたものである。最終氷期の終わりには、現在の島はほぼバルト氷河期湖の水面下にあった。後氷期地殻隆起と水面の変化に伴って、後にバルト海となるリットリナ海面上に、6000年前～5000年前ごろ島が出現し始めた。砂丘は島の大半を覆っているが、海から運ばれた小石も沿岸部およびブルイェン（Burgen）と呼ばれる西岸・北東岸付近の一帯に数多く見られる。この付近に集中するのは、平坦な島において風の力が運んだものである。さらには、島は迷子石もあり、そのいくつかには名前もついている。「象（Elefanten）」「尖り石（Vassestenen）」「小作人の小屋 （Torparestugan）」などである。現在も、これらの要素は島の景観をすこしずつ変化させている。南東部のハムヌッデン（Hamnudden）など特定の地域では波が浸食しており、また北部のブリェドサンド（Bredsand）など別の地域では潮流によって砂が堆積している。島は広い砂浜で知られているが、こうした理由で、島の南岸には小さな海食崖が見られる。加えて、砂丘も風によって絶えず生成消滅を繰り返している。ただし、島の中心部にある砂丘のほとんどは、植生によって起伏が固定された化石砂丘である。したがって風の影響を受けるのは主に海岸砂丘で、年に6mの速さで移動している。砂丘の発展の分かりやすい例はアルナグロップ（Arnagrop）にあるデーダ・スコイェン（Döda skogen;「死んだ林」）で、移動してきた砂丘が森を覆ってしまい、完全に飲み込まんとしている。砂丘はその後も移動を続け、枯れた木々は再び姿を現すことになる。
1975年、スティーブン・ホーキングとヤコブ・ベッケンシュタインは、ブラックホールがゆっくりとエネルギーを放出していることを示した。ブラックホール脱毛定理からは、ホーキング放射が、ブラックホールに落ち込む物質とは完全に独立であることが期待される。にも関わらず、ブラックホールに落ち込む物質が純粋な量子状態である場合、ホーキング放射が混合状態に変化することで、元の量子状態に関する情報を破壊する。これは、リウヴィルの定理を破り、物理学的なパラドックスを生じる。より正確に言うと、量子もつれの純粋状態があり、もつれの一部を保ったまま他の一部をブラックホールに投げ入れると、混合状態となる。しかし、有限の時間内に、ブラックホール内部の全ての物は重力の特異点に集まるため、部分跡も物理系から完全に消失する。ホーキングは、ブラックホール熱力学の方程式とブラックホール脱毛定理から、量子情報が破壊されるという結論が導かれると確信していた。これは、多くの物理学者を悩ませ、ジョン・プレスキルは、1997年にホーキング及びキップ・ソーンと、ブラックホール内の情報は失われないという賭けをしたことが有名である。ホーキングの洞察は、サスキンドとホーキングの論争を引き起こした。この中で、レオナルド・サスキンドとヘーラルト・トホーフトは、ホーキングの解法に対して公開の「宣戦布告」を行った。サスキンドは、2008年、論争について有名な著者(The Black Hole War: My battle with Stephen Hawking to make the world safe for quantum mechanics, ISBN 978-0-316-01640-7)を著した。この本は、「戦争」は純粋に科学上のもので、個人レベルでは友人関係のままであったことを注意深く述べている。論争を終結させた問題の解法は、トホーフトによって最初に提案され、サスキンドによって正確な弦理論の解釈が与えられたホログラフィック原理である。この理論については、"Susskind quashes Hawking in quarrel over quantum quandary"という論文のタイトルが付けられた。パラドックスをどのように解決するかのアイデアには、様々なものがある。1997年のAdS/CFT対応の提案以降、物理学者の間では、情報は保存され、ホーキング放射は正確に熱的なものではなく、量子補正を受けているとの考え方が大勢を占めていた。その他の可能性には、情報は、ホーキング放射が終わった後に残されるプランキアンに含まれるというものがある。2004年7月、ホーキングは、事象の地平線の量子摂動がブラックホールから情報を逃がすという、情報パラドックスの解決に繋がる理論を発表した。彼の主張は、AdS/CFT対応のユニタリティを仮定するもので、熱的共形場理論に対して二重性を持つAdSブラックホールを示唆するものであった。彼の結論が公表されると、ホーキングは1997年の賭けに負けたことも認め、プレスキルに「その中から情報を意のままに取り出すことのできる」百科事典を送った。しかし、ソーンはホーキングの証明に納得しなかった。ロジャー・ペンローズによると、量子系でのユニタリティの喪失は問題ではなく、量子測定は、それ自体で既に非ユニタリティである。ペンローズは、量子系は実は、まさにブラックホールの中のように、重力が働いてももはやユニタリティを進化させないと主張する。ペンローズが支持する共形サイクリック宇宙論は、情報はブラックホールで失われるという条件に決定的に依存している。この新しい宇宙論モデルは、将来的には、宇宙マイクロ波背景放射の詳細な分析で実験的に検証されるかもしれない。もし真であれば、宇宙マイクロ波背景放射は、若干低い、または若干高い温度での円形のパターンを描くはずである。2010年11月、ペンローズとV. G. Gurzadyanは、WMAPとBOOMERanGのデータから、円形のパターンの証拠を発見したと発表した。この発見の重要性については、議論されている。