No mês de junho de 1835, Charles realizou uma expedição terrestre em território chileno para estudar a geologia. Como nas últimas expedições anteriores, coletou, sistematicamente, conchas fossilizadas que eram abundantes na região e registrou em seu diário a presença de milhares de árvores coníferas petrificadas. Esteve na parte sul do deserto do Atacama, onde enfrentou temperaturas muitos baixas e ventos fortes, e observou o céu claro sem nebulosidade.

No dia 5 de junho de 1834, ao atravessar as montanhas, Charles observou:

Durante os meses de inverno, tanto no Chile quanto no Peru, um leve estrato uniforme de nuvens pende sobre o Pacífico a baixa altitude. Do alto daquele morro, tivemos uma vista impressionante deste grande campo branco e brilhante; dele saíam braços que entravam em todos os vales, deixando ilhas e promontórios exatamente da mesma maneira com que o mar corta a terra no arquipélago de Chonos.

No diário, Charles descreveu o vale de Guasco em 5 de junho de 1834:

No vale de Guasco, começando pela boca, temos o pequeno vilarejo no porto: um ponto inteiramente deserto e sem água imediatamente disponível; cinco milhas acima fica o vilarejo de Freyrina, que consiste de uma longa rua movimentada, com casas caiadas e em geral decentes; a mais dez léguas fica a cidade principal, Ballenar; e ainda, perto das Cordil!eras fica Guasco alto, um vilarejo agrícola, ou, na verdade hortícola, famoso por seus frutos secos. Ballenar e Freyrina dependem principalmente das minas.

Sobre o vale do Copiapó e a escassez de água na região, Darwin escreveu no dia 12 de junho de 1835:

Os habitantes observam com grande interesse uma tempestade nas Cordilleras; uma boa quantidade de neve garante a água do ano seguinte. Isso importa infinitamente mais que as chuvas nas terras mais baixas. Com estas, que com frequência não caem por dois ou mesmo três anos seguidos, eles conseguem dar pasto às mulas e ao gado, por algum tempo, nas montanhas; mas sem a neve nos Andes a desolação se estende por todo o vale. Há registros de que em três ocasiões quase todos os habitantes foram obrigados a migrar para o Sul. Diz-se que o vale contém 12.000 almas, mas o que produz basta apenas para três meses do ano; o resto vem de Valparaíso e do Sul. Antes da descoberta do famoso Mineral de prata de Chanuncillo, Copiapó estava em um veloz estado de decadência; agora está em uma condição muito vicejante. A cidade, que foi completamente destruída por um terremoto, foi reerguida.

O vale de Copiapó se estende quase reto em direção ao Sul, de modo que se afasta consideravelmente de sua fonte na Cordi!lera; ele forma uma fita verde no deserto. Tanto o vale do Guasco quanto o do Copiapó podem ser considerados como ilhas ao Norte do Chile, separadas por desertos ao invés de água salgada. Para além deles, há um outro vale muito miserável chamado de Paposo, que contém cerca de duzentas pessoas. E então chegamos ao verdadeiro deserto de Atacama, uma barreira muito pior que o mais turbulento dos mares. Neste momento há água o bastante e todos irrigam suas terras o quanto queiram. Quando ela fica escassa, mandam-se guardas para as eclusas de todos os Azequis para garantir que não retirem mais do que o número de horas por semana que lhes é permitido. Graças a essa abundância e à rica natureza do solo, que é muito menos pedregoso que nos outros vales, a faixa de vegetação é muito exuberante. Mas quando se leva em consideração a latitude de 27° e ela fica quase no mesmo paralelo que St Catherine, na costa do Brasil, é surpreendente não haver traços de um caráter tropical na vegetação.

Darwin ficou os dias 22 a 25 de junho de 1835 em Copiapó, e os descreveu assim:

A parte mais baixa do vale é mais larga e, perto da cidade, é uma bela planície que lembra a de Aconcágua ou Quillota. Fiquei ali três dias com o senhor Bingley. Copiapó cobre considerável terreno, com cada casa possuindo um pouco mais ou menos de espaço de jardins. Trata-se no entanto de um lugar de aparência miserável. Jamais vi tão poucas casas mobiliadas com qualquer conforto. Cada viva alma parece estar tentando fazer dinheiro e ver em quanto tempo (e nisso estão mais do que certos) consegue sair daqui. Todas as pessoas estão ligadas de forma mais ou menos direta às minas; e as minas e jazidas são os únicos temas de conversa. Bens de todo tipo são muito caros. Só o fato de a cidade ficar a dezoito léguas do porto marinho e de o transporte por terra ser tão caro quase já bastaria para causar este fenômeno. Uma ave abatida custa entre cinco e seis shillings; a lenha ou, na verdade, gravetos são trazidos em lombo de burro em uma jornada de dois ou três dias pelas Cordilleras. A carne é quase tão cara quanto na Inglaterra e o pasto para os animais custa um shilling por dia; isso, para a América do Sul, é incrivelmente exorbitante.

• Que aproximadamente 20% da superfície continental da Terra são áreas desérticas, o que mostra a importância desses ambientes. Eles estão presentes em todos os continentes, exceto na Europa.
• Que o deserto de Atacama, situado no norte do Chile, é o lugar mais árido e seco do mundo e o índice pluviométrico não ultrapassa os 2mm anuais.