Origen del Sistema Solar y la Tierra (en pdf) - UNAM
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<strong>Orig<strong>en</strong></strong> de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong> y<br />
<strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong><br />
Diplomado Tiempo, Clima y Ambi<strong>en</strong>te.<br />
Instituto de Geofísica, <strong>UNAM</strong><br />
Cecilia Caballero
¿Para qué conocer el orig<strong>en</strong> <strong>del</strong><br />
<strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong> y <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong>?<br />
•Para Para <strong>en</strong>t<strong>en</strong>der el orig<strong>en</strong> de <strong>la</strong> vida, el agua y<br />
otras propiedades únicas (?) de nuestro p<strong>la</strong>neta<br />
•Para Para responder a <strong>la</strong> pregunta ¿de dónde<br />
v<strong>en</strong>imos? y ¿hacia dónde vamos ó podremos ir?<br />
• El estudio de este orig<strong>en</strong> nos lleva a preguntas<br />
fundam<strong>en</strong>tales <strong>del</strong> hombre sobre el Universo,<br />
¿qué es el espacio?, ¿qué es el tiempo?
La esca<strong>la</strong> temporal
Características únicas de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong><br />
(?)<br />
La vida - biosfera -<br />
El agua líquida - hidrosfera -<br />
La atmósfera - con O 2 libre<br />
libre -<br />
• Su corteza y su dinámica - tectónica de p<strong>la</strong>cas -<br />
• Su campo magnético<br />
El Sol, estrel<strong>la</strong> con elem<strong>en</strong>tos pesados<br />
Su posición <strong>en</strong> el <strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong><br />
La Luna y su tamaño (eclipses, mareas)
¿Cuáles son los elem<strong>en</strong>tos<br />
importantes y útiles para conocer<br />
(explicar) el orig<strong>en</strong> de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong> y<br />
<strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong>?<br />
• El tamaño, d<strong>en</strong>sidad y composición de los p<strong>la</strong>netas<br />
• La geometría y dinámica <strong>del</strong> movimi<strong>en</strong>to de los<br />
p<strong>la</strong>netas<br />
• El tipo de estrel<strong>la</strong> que es el Sol y su lugar <strong>en</strong> <strong>la</strong> ga<strong>la</strong>xia<br />
• El orig<strong>en</strong> de <strong>la</strong>s estrel<strong>la</strong>s y el Universo
Composición de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong> y el Sol<br />
Hay elem<strong>en</strong>tos pesados <strong>en</strong> <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong>,<br />
¿son comunes <strong>en</strong> otros lugares <strong>del</strong><br />
Universo, <strong>del</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong>?<br />
El Universo esta formado<br />
principalm<strong>en</strong>te por H y He,<br />
¿de donde sal<strong>en</strong> los demás elem<strong>en</strong>tos?
• En <strong>la</strong>s estrel<strong>la</strong>s, gigantescos<br />
reactores nucleares, se lleva a cabo<br />
<strong>la</strong> fusión nuclear: nuclear:<br />
los núcleos de H<br />
se un<strong>en</strong> para formar He. He<br />
• Cuando el H de <strong>la</strong> estrel<strong>la</strong> se<br />
agota, si <strong>la</strong> estrel<strong>la</strong> es<br />
sufici<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te grande (ca ( ca. . más<br />
de 8 soles), los núcleos de He se<br />
un<strong>en</strong> para formar otros elem<strong>en</strong>tos:<br />
C, O, Na, Na,<br />
Mg, Mg,<br />
Si, etc. . .
Al • Al llegar al elem<strong>en</strong>to de masa<br />
atómica 65 (no. atómico 26 = Fe)<br />
<strong>la</strong> fusión nuclear absorbe <strong>en</strong>ergía,<br />
<strong>en</strong> lugar de emitir<strong>la</strong>. La estrel<strong>la</strong><br />
<strong>en</strong>tra <strong>en</strong> crisis y explota,<br />
<strong>en</strong> este proceso se forman los<br />
elem<strong>en</strong>tos más pesados que Fe.
¿Qué estrel<strong>la</strong> es el Sol?<br />
El Sol es una estrel<strong>la</strong> de segunda<br />
g<strong>en</strong>eración: surgido <strong>del</strong> co<strong>la</strong>pso<br />
gravitacional de una nube intereste<strong>la</strong>r de<br />
gas y polvo, provocada quizá por <strong>la</strong><br />
explosión de una supernova hace unos<br />
4,700 millones de años. Estas nubes son<br />
ricas <strong>en</strong> elem<strong>en</strong>tos pesados
T<strong>en</strong>emos elem<strong>en</strong>tos pesados debido a<br />
nuestro tipo de sol,<br />
Estrel<strong>la</strong> “media” a <strong>la</strong> mitad<br />
de su vida.<br />
Diámetro: 1’392,000 km<br />
°T <strong>en</strong> superficie: 6,000° K<br />
°T <strong>en</strong> su c<strong>en</strong>tro: 15 (x10 6 )° K
T<strong>en</strong>emos elem<strong>en</strong>tos pesados debido a<br />
nuestro tipo de sol,<br />
Estrel<strong>la</strong> “media” a <strong>la</strong> mitad<br />
de su vida.<br />
Diámetro: 1’392,000 km<br />
°T <strong>en</strong> superficie: 6,000° K<br />
°T <strong>en</strong> su c<strong>en</strong>tro: 15 (x10 6 )° K<br />
pero también debido a<br />
que estamos cerca <strong>del</strong><br />
Sol
Tipo de estrel<strong>la</strong> que es el Sol<br />
Brillo (masa, edad / distancia)<br />
Temperatura<br />
Diagrama Hertzprung-Russell<br />
Hertzprung Russell<br />
sol<br />
O B A F G K M<br />
40,000 25,000 11,000 7,600 6,000 5,100 2,500
sol<br />
Tipos de estrel<strong>la</strong>s y su<br />
“metalicidad”
¿El lugar <strong>del</strong> Sol <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
ga<strong>la</strong>xia es importante<br />
para ser una estrel<strong>la</strong> con<br />
elem<strong>en</strong>tos pesados y<br />
p<strong>la</strong>netas?<br />
sol
El lugar de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong> <strong>en</strong> el SS también<br />
es c<strong>la</strong>ve para sus características<br />
“especiales”
Estructura <strong>del</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong><br />
El SS está conformado por:<br />
• El Sol, <strong>en</strong> el c<strong>en</strong>tro.<br />
• Los p<strong>la</strong>netas: 8, más sus Satélites<br />
• y los p<strong>la</strong>netas <strong>en</strong>anos<br />
•Asteroides<br />
• Meteoritos y<br />
•Cometas
Girando <strong>en</strong> órbitas “concéntricas” y “excéntricas”<br />
Cinturón de<br />
asteroides de Kuiper<br />
Cinturón de asteroides
Distribución de <strong>la</strong> masa <strong>en</strong> el<br />
<strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong><br />
El Sol = 99.85% de <strong>la</strong> materia <strong>en</strong> el SS.<br />
Los p<strong>la</strong>netas = 0.135%<br />
satélites, cometas, asteroides, meteoritos y el medio<br />
interp<strong>la</strong>netario = 0.015%.<br />
Júpiter > de 2 veces <strong>la</strong> materia de todos los otros p<strong>la</strong>netas juntos. juntos.
Movimi<strong>en</strong>tos <strong>del</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong><br />
Visto desde el<br />
polo norte de <strong>la</strong><br />
<strong>Tierra</strong>, los p<strong>la</strong>netas<br />
(y satélites) se<br />
muev<strong>en</strong> alrededor<br />
<strong>del</strong> Sol <strong>en</strong> dirección<br />
contraria a <strong>la</strong> de <strong>la</strong>s<br />
agujas <strong>del</strong> reloj.
La <strong>Tierra</strong> <strong>en</strong> el SS y el SS <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
Ga<strong>la</strong>xia<br />
y el tiempo que toman <strong>en</strong> efectuarse los movimi<strong>en</strong>tos <strong>en</strong> el<br />
sistema so<strong>la</strong>r
Dim<strong>en</strong>siones <strong>del</strong> SS<br />
Mercurio: 57.9 x 10 6 km; km;<br />
0.39 UA;<br />
V<strong>en</strong>us: 108.2 x 10 6 km; 0.72 UA;<br />
x 10 6 km<br />
<strong>Tierra</strong>: 149.6 x 10<br />
Marte: 228 x 10<br />
Júpiter: 778.3 x 10<br />
Saturno: 1,427 x 10<br />
Urano: 2,869.3 x 10<br />
Neptuno: 4,497 x 10<br />
Plutón: Plut n: 5,913.7 x 10<br />
x 10 6 km<br />
x 10 6 km<br />
x 10 6 km<br />
x 10 6 km<br />
x 10 6 km<br />
x 10 6 km<br />
Sedna: Sedna:<br />
13 a 139 mil x 10<br />
km; ; 1 UA;<br />
km; ; 1.52 UA;<br />
km; ; 5.2 UA<br />
km; ; 9.54 UA<br />
km; ; 19.19 UA<br />
km; ; 30.06 UA<br />
km; ; 39.44 UA<br />
x 10 6 km<br />
km; ; 86.9 a 869 UA
Todo el sistema es bastante p<strong>la</strong>no, sólo <strong>la</strong>s<br />
órbitas de Mercurio y Plutón son inclinadas.<br />
Eclíptica: órbita que recorr<strong>en</strong> todos los p<strong>la</strong>netas<br />
alrededor <strong>del</strong> Sol, cuyo p<strong>la</strong>no es establecido con<br />
refer<strong>en</strong>cia a <strong>la</strong> órbita terrestre.
Todos los p<strong>la</strong>netas giran sobre su eje <strong>en</strong> <strong>la</strong><br />
misma dirección,<br />
excepto V<strong>en</strong>us, Urano y Plutón<br />
Mercurio<br />
Júpiter<br />
V<strong>en</strong>us<br />
Saturno<br />
<strong>Tierra</strong> Luna<br />
Urano<br />
Marte<br />
Plutón<br />
Neptuno
P<strong>la</strong>netas interiores y exteriores<br />
Interiores ó Terrestres.- Terrestres. Son pequeños pero<br />
d<strong>en</strong>sos, pues se compon<strong>en</strong> de roca compacta y hierro.<br />
V<strong>en</strong>us, <strong>Tierra</strong> y Marte ti<strong>en</strong><strong>en</strong> atmósferas significantes<br />
mi<strong>en</strong>tras que Mercurio prácticam<strong>en</strong>te no.<br />
Jovianos o Exteriores.- Exteriores. Son Son<br />
gigantescos<br />
comparados con <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong>. <strong>Tierra</strong> De e naturaleza gaseosa<br />
compuesta principalm<strong>en</strong>te, de hidróg<strong>en</strong>o, hielo y helio.<br />
Con numerosos satélites y anillos
<strong>Orig<strong>en</strong></strong> <strong>del</strong> <strong>Sistema</strong> <strong>So<strong>la</strong>r</strong><br />
Todos los aspectos descritos:<br />
Cont<strong>en</strong>ido de elem<strong>en</strong>tos pesados<br />
Estructura y dinámica de movimi<strong>en</strong>to <strong>del</strong> SS<br />
Distribución de masa y<br />
Las características de los p<strong>la</strong>netas interiores y<br />
exteriores<br />
Son consist<strong>en</strong>tes con <strong>la</strong> hipótesis de <strong>la</strong><br />
fragm<strong>en</strong>tación y co<strong>la</strong>pso gravitacional de una nube<br />
intereste<strong>la</strong>r de gas y polvo, provocada muy<br />
probablem<strong>en</strong>te por <strong>la</strong>s explosiones de una<br />
supernova cercana, hace unos 4,700 millones de<br />
años ......
Fragm<strong>en</strong>tación y co<strong>la</strong>pso gravitacional<br />
de nube intereste<strong>la</strong>r de gas y polvo<br />
El Sol se habría formado <strong>en</strong> <strong>la</strong> región c<strong>en</strong>tral, más d<strong>en</strong>sa,<br />
con temperaturas tan altas que incluso los silicatos,<br />
re<strong>la</strong>tivam<strong>en</strong>te d<strong>en</strong>sos, ti<strong>en</strong><strong>en</strong> dificultad para formarse allí.
El material disgregado habría empezado a girar<br />
alrededor <strong>del</strong> protosol,
El material disgregado habría empezado a girar<br />
alrededor <strong>del</strong> protosol, formando anillos de material.<br />
Quedándose el material más pesado <strong>en</strong> el c<strong>en</strong>tro y el<br />
más ligero <strong>en</strong> <strong>la</strong> periferia
Se habrían formado los p<strong>la</strong>netesimales y<br />
posteriorm<strong>en</strong>te los p<strong>la</strong>netas
A grandes distancias <strong>del</strong> c<strong>en</strong>tro de <strong>la</strong> nebulosa<br />
so<strong>la</strong>r, los gases se cond<strong>en</strong>san <strong>en</strong> sólidos como los<br />
que se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tran hoy <strong>en</strong> <strong>la</strong> parte externa de<br />
Júpiter.
A grandes distancias <strong>del</strong> c<strong>en</strong>tro de <strong>la</strong> nebulosa<br />
so<strong>la</strong>r, los gases se cond<strong>en</strong>san <strong>en</strong> sólidos como los<br />
que se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tran hoy <strong>en</strong> <strong>la</strong> parte externa de<br />
Júpiter. Quedando finalm<strong>en</strong>te definido el <strong>Sistema</strong><br />
<strong>So<strong>la</strong>r</strong> como ahora se le conoce
Cronología <strong>del</strong> orig<strong>en</strong> y evolución<br />
de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong><br />
Los os meteoritos ~ el núcleo de <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong>,
Después de cond<strong>en</strong>sarse a partir <strong>del</strong> polvo cósmico y<br />
<strong>del</strong> gas mediante <strong>la</strong> atracción gravitacional, <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong><br />
habría sido casi homogénea y re<strong>la</strong>tivam<strong>en</strong>te fría.
Después de cond<strong>en</strong>sarse a partir <strong>del</strong> polvo cósmico y<br />
<strong>del</strong> gas mediante <strong>la</strong> atracción gravitacional, <strong>la</strong> <strong>Tierra</strong><br />
habría sido casi homogénea y re<strong>la</strong>tivam<strong>en</strong>te fría.<br />
Se inició una difer<strong>en</strong>ciación<br />
con el hierro y elem<strong>en</strong>tos más<br />
pesados hacia el c<strong>en</strong>tro y los<br />
materiales más ligeros<br />
moviéndose hacia arriba.<br />
La continuada contracción<br />
de estos materiales hizo que<br />
se cal<strong>en</strong>tara
La radiactividad de algunos de los elem<strong>en</strong>tos más<br />
pesados contribuyó a este cal<strong>en</strong>tami<strong>en</strong>to .<br />
En <strong>la</strong> etapa sigui<strong>en</strong>te de su formación, cuando <strong>la</strong><br />
<strong>Tierra</strong> se hizo más cali<strong>en</strong>te, com<strong>en</strong>zó a fundirse bajo <strong>la</strong><br />
influ<strong>en</strong>cia de <strong>la</strong> gravedad.<br />
La difer<strong>en</strong>ciación de los<br />
materiales dio lugar a <strong>la</strong><br />
corteza, el manto y el<br />
núcleo: núcleo<br />
Los silicatos hacia <strong>la</strong><br />
corteza y el manto y el<br />
núcleo con los elem<strong>en</strong>tos<br />
más pesados, sobre todo<br />
el Fe y el Ni <strong>en</strong> el núcleo.<br />
núcleo
Al mismo tiempo, <strong>la</strong> erupción volcánica, provocó <strong>la</strong><br />
salida de vapores y gases volátiles y ligeros de manto y<br />
corteza.<br />
Algunos eran<br />
atrapados por <strong>la</strong><br />
gravedad de <strong>la</strong><br />
<strong>Tierra</strong> y formaron <strong>la</strong><br />
atmósfera primitiva,<br />
mi<strong>en</strong>tras que el<br />
vapor de agua<br />
cond<strong>en</strong>sado formó<br />
los primeros océanos<br />
<strong>del</strong> mundo.
Impacto P<strong>la</strong>netesimal<br />
<strong>la</strong>netesimal<br />
Teoría publicada por primera<br />
vez <strong>en</strong> 1975. Presupone que <strong>en</strong><br />
el principio de <strong>la</strong> historia de <strong>la</strong><br />
<strong>Tierra</strong>, ésta fue golpeada por un<br />
<strong>en</strong>orme cuerpo –p<strong>la</strong>netésimo<br />
p<strong>la</strong>netésimo-, , <strong>del</strong><br />
tamaño de Marte. El impacto<br />
catastrófico expulsó partes de <strong>la</strong><br />
<strong>Tierra</strong> y de este cuerpo, situándo<strong>la</strong>s<br />
<strong>en</strong> <strong>la</strong> órbita terrestre, donde los<br />
detritos <strong>del</strong> impacto se reunieron<br />
formando <strong>la</strong> Luna.
La <strong>Tierra</strong><br />
P<strong>la</strong>neta Rocoso (interior)<br />
El más grande y d<strong>en</strong>so de los rocosos.<br />
Mercurio: 4,880 km φ; ; 5.4 gr/cm 3 ;<br />
V<strong>en</strong>us: 12,100 km φ; ; 5.2 gr/cm 3 ;<br />
<strong>Tierra</strong>: 12,756 km φ; ; 5.5 gr/cm 3 ;<br />
Marte: 6,790 km φ; ; 3.9 gr/cm 3 ;<br />
Luna: 3,480 km φ; ; 3.3 gr/cm 3<br />
Fobos: Fobos:<br />
19-27 19 27 km φ; ; 2.0 gr/cm 3<br />
Deimos: Deimos:<br />
11-15 11 15 km φ; ; 1.7 gr/cm 3<br />
;<br />
3 ;
Único con un satélite casi tan grande como<br />
otro p<strong>la</strong>neta rocoso<br />
(o como satélite de p<strong>la</strong>netas<br />
exteriores);<br />
Luna: 3,480 km φ; ; 3.3 gr/cm 3 ;<br />
Fobos: Fobos:<br />
19-27 19 27 km φ; ; 2.0 gr/cm 3<br />
Deimos:11<br />
Deimos:11-15<br />
15 km φ; ; 1.7 gr/cm 3<br />
características que permite<br />
el f<strong>en</strong>óm<strong>en</strong>o de <strong>la</strong>s mareas y ....
.... y de los eclipses so<strong>la</strong>res.
Casi único con el eje inclinado hasta > 20 °<br />
(Marte también<br />
comparte esta<br />
característica)<br />
Rasgo que<br />
permite <strong>la</strong>s<br />
estaciones <strong>del</strong><br />
año.
Único rocoso con campo magnético<br />
Produce hermosos espectáculos<br />
como <strong>la</strong>s auroras boreales.<br />
Y nos facilita navegar (brúju<strong>la</strong> y<br />
aguja imantada).<br />
Que funciona<br />
como un escudo<br />
que nos protege de<br />
<strong>la</strong>s radiaciones <strong>del</strong><br />
Sol.
líquido<br />
sólido<br />
Interior difer<strong>en</strong>ciado <strong>en</strong> capas de difer<strong>en</strong>te<br />
composición y propiedades físicas<br />
Una parte<br />
superior<br />
plástica
⇒ Único con una dinámica interna “viva”:<br />
permite <strong>la</strong> r<strong>en</strong>ovación (y destrucción) continua<br />
de <strong>la</strong> corteza.<br />
Corteza <strong>del</strong>gada difer<strong>en</strong>ciada <strong>en</strong> una oceánica<br />
(más angosta y d<strong>en</strong>sa)<br />
y otra contin<strong>en</strong>tal<br />
(más gruesa y ligera).
Atmósfera única, único con agua (líquida).<br />
Ambos subproductos de <strong>la</strong> difer<strong>en</strong>ciación difer<strong>en</strong>ciaci n interna y<br />
conservadas por su tamaño tama o y d<strong>en</strong>sidad (gravedad) y<br />
distancia al Sol (°T) (<br />
y único con vida (desarrol<strong>la</strong>da hasta .. vida<br />
“intelig<strong>en</strong>te”).
<strong>Sistema</strong>s Terrestres y Ci<strong>en</strong>cias de<br />
Atmósfera<br />
Hidrosfera<br />
Biosfera<br />
Geosfera<br />
Astronomía<br />
Meteorología<br />
Oceanografía<br />
Biología<br />
Geología<br />
Geofísica,<br />
Geoquímica,<br />
Paleontología<br />
<strong>la</strong> <strong>Tierra</strong><br />
Ccias <strong>del</strong> Espacio,<br />
Ccias p<strong>la</strong>netarias<br />
Climatología, Ccias. Ccias.<br />
de <strong>la</strong> Atmósfera<br />
O. Física, O. Química,<br />
Ccias. Ccias.<br />
<strong>del</strong> Mar<br />
Ecología, Fisiología,<br />
Bioquímica
<strong>Sistema</strong>s abiertos: abiertos Con intercambio de <strong>en</strong>ergía y<br />
materia<br />
<strong>en</strong>ergía<br />
Sol Solo<br />
G<br />
A<br />
B<br />
H