T. 12. La Terra: origen, estructura i

composició

1. L’origen del sistema solar i de la Terra

¿CÓM ESTÀ ORGANITZAT L’UNIVERS?

Supercúmuls

Cúmuls

Galaxies

Estrel.les

Planetes Sistema Solar

Virgo

Grup Local

Vía Làctea

Sol

Terra

Nebuloses

COSMOLOGIA: ciència que estudia l’origen i evolució de l’Univers.

BIG BANG

•La “Gran Explosió” •Fa 13.700 m.a. •Univers en expansió

BIG CRUNCH?

BIG RIP? (Observació supernoves

1998)

INIC

I

FIN

El origen y el final de Universo

¿Cómo surgió la idea del Big Bang? Principios S.XX (Hubble)…Se observó que las líneas del espectro que representan diferentes elementos químicos no estaban colocadas en su sitio, sino que aparecían desplazadas

¿Qué concluyó la comunidad científica? “Las galaxias se están alejando unas de otras (corrimiento

hacia el rojo)”

Para comprender éste fenómeno, primero tenemos que entender en qué consiste el EFECTO DOPLER. Video: La trochita – Efecto Dopler (8 min)

Història de l’Univers desde el big bang

1. El cosmos se dirige a una rápida inflación expandiéndose desde el tamaño de un átomo al tamaño de un grano de uva en una fracción de segundo (10-43s)

2. El Universo en post-inflación es una sopa caliente de electrones, quarks y otras partículas (10-32s y 1027ºC)

3. Un rápido enfriamiento del cosmos permite a los quarks agruparse en protones y neutrones (10-6s y 1013ºC)

4. Segundo 1: Todavía demasiado caliente para formar los átomos, los electrones cargados y los protones impiden que la luz brille: el universo es una niebla super-caliente (3 min y 108ºC)

La historia del Universo desde el big bang 5. Electrones combinados con los

protones y neutrones forman los átomos, mayoritariamente hidrógeno y helio. La luz puede brillar finalmente (300.000 años y 10.000ºC). Surge la radiación cósmica de fondo.

6. La gravedad hace que el gas hidrógeno y helio se unan (coalescencia) para formar nubes gigantes (nebulosas) que formarán las galaxias. Pequeños acumulaciones de gas colapsarán para formar las primeras estrellas. (1 billón años, 200ºC)

7. Como clusters de galaxias y centros de atracción, las primeras estrellas morirán y se formarán los primeros elementos pesados en el espacio. Estos formarán nuevas estrellas y planetas. (15 billones años, -270ºC)

El CPAN (Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear) nos explica la formación del Universo con este sencillo video (5 min):

http://www.i-cpan.es/eso/

¿Cuál es el origen de nuestro sistema

solar?

FORMACIÓ DEL SISTEMA SOLAR

HIPÒTESI DE FRAGMENTACIÓ O CATASTROFISTES

Tª FRAGMENTACIÓ (Buffon, 1749)

Tª MAREAL (Chamberlain i altres, 1916)

HIPÒTESIS NEBULARS O DE CONDENSACIÓ

Hipòtesi dels planetesimals (Weizsacker

i kuiper, 1950)

HIPÒTESI DELS PLANTESIMALS

1. Agitació nebular

2. Formació d’un protosol

3. Formació del sol i d’un disc protoplanetari

4. Formació dels planetesimals

5. Formació dels planetes

FORMACIÓ DE LA TERRA

1. Condensació de planetesimals i fusió

2. Separació per densitats

3. Refredament i evolució

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

Es difícil precisar el origen del Sistema Solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos 4.600 millones de años, 1. En sus inicios, la Vía Láctea era una inmensa nube de gas y polvo que se contrajo a causa de la fuerza de la gravedad y comenzó a girar a gran velocidad, probablemente, debido a la explosión de una supernova cercana.

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

2. Compactación de la nebulosa primitiva: La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que los átomos comenzaron a partirse, liberando energía y formando una estrella. Al mismo tiempo se iban definiendo algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta.

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

3. Contracción hasta formar una enorme bola de gas. Comienzo de las reacciones nucleares y formación del sol. 3. Aparición de discos formados por partículas de polvo cósmico. Según la teoría de la acrección aparecieron los planetesimales. 3. Acrección de los planetesimales. También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

A veces es difícil hacerse una idea mental del tamaño de La Tierra o el Sol … pero puedes compararlo con otros planetas

cercanos …

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

Si comparamos el Sol con los planetas vemos que la diferencia es enorme, que nuestra estrella es muy grande!!!

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

Y sin embargo, como ya hemos visto, hay otras estrellas mucho mayores que el Sol.

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

En esta imagen, el sol es un pixel de esta foto comparado con Antares o Betelgeuse.

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

¿Cuál es el origen de nuestro sistema solar?

ESTUDI DE LA TERRA

MÈTODES DIRECTES

Roques superficials

Roques profundes: mines i sondeigs

Anàlisi laboratori (microscopi petrogràfic)

MÈTODES INDIRECTES

Gravimètric

Magnètic

Elèctric

Geotèrmic

Meteorits

Sísmic

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODES DIRECTES

• ROQUES SUPERFICIALS: observació directa de deformacions, metamorfisme o modelat.

• ROQUES PROFUNDES: Mitjançant mines i sondejos (només fins els 13km pel gradient geotèrmic, en l’escorça : 30ºC/km) se prenen mostres i es mesura la temperatura.

• ANÀLISI DE MOSTRES: proves físiques, químiques i observacions amb microscopi petrogràfic. Informen sobre composició i procés de formació.

• SATÈL.LITS ARTIFICIALS I FOTOGRAFÁI AEREA

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODES INDIRECTES: 1.Métode gravimètric

• Gravímetres per a mesurar l’ acceleració de la gravetat (g) en diferents zones del planeta. g=9,8m/s2.

• En superfície es detecten anomalíes gravimètriques variacions en la densitat i composició de les roques de l’interior terrestre

• g = roques molta densitat

• g = roques poca (alta Tª?)

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODOS INDIRECTOS. Gravedad y anomalías

El valor teórico de g (gteórica) se puede calcular aplicando en ELIPSOIDE DE CLAIRUT, valor que nunca coincide con el g medido con gravímetros. Estas variaciones se denominan ANOMALÍAS GRAVIMÉTRICAS que son positivas cuando gmedida>gteórica y negativas a la inversa.

Antes de interpretar las anomalías tienen que hacerse correcciones:

1. De aire libre o altitud: montañas, valles….(no geoide perfecto)

2. Bouger: “las montañas no son de aire”

3. Topográfica: relieve cercano a la estación de medida

4. Mareas: atracción Sol y Luna

MÉTODOS INDIRECTOS. Gravedad y anomalías

Se obtienen valores de gcorregida que siguen siendo diferentes a los valores de gteórica, será la ANOMALÍA RESIDUAL O BOUGER y se emplea para estudiar cómo se reparte la masa en el interior de la parte superior de la Tierra.

Para explicar éstas diferencias, Airy (1855) propuso que…”Las montañas tienen raíces profundas de rocas menos densas que las del material que las rodea, siendo proporcional la profundidad de la raíz a la altura de la montaña”….es el PRINCIPIO DE LA ISOSTASIA y representa la tendencia dela corteza (litosfera) a mantenerse en un estado de EQUILIBRIO, que se consigue a la PROFUNIDAD DE COMPENSACIÓN (confirmación estudios sismológicos).

Este equilibrio se puede romper si se erosiona la montaña o bien si se añade material sobre la corteza. Ej. Levantamiento isostático de Escandinavia.

MÉTODES INDIRECTES: 2.Métode magnètic

• Existència camp magnètic = dinàmica interna del planeta. Per què?

• Nucli extern=metall fos

• Nucli intern=metall metàl.lic i sòlid

2. L’ estudi de la Terra

2. MÉTODOS INDIRECTOS. Magnetismo terrestre

Elasser (1945), propuso que…”el campo magnético terrestre está producido por el movimiento convectivo del material conductor (metálico) presente en el núcleo externo (2900-5100km), donde la energía térmica se transforma en energía mecánica y esta en carga eléctrica y energía magnética”…(coincide con datos sismológicos)

Este campo magnético se representa con líneas de fuerza que salen de PS magnético y penetran en el PN magnético.

Cuando los magmas salen a la superficie y solidifican, incluyen en su interior MINERALES FERROMAGNESIANOS que indican la dirección de las líneas de fuerza del campo magnético. Su estudio permite saber que siempre ha tenido la MISMA INTENSIDAD y que ha sufrido INVERSIONES BRUSCAS (imp en estudios paleomagnéticos) ¿por qué? http://foro.tiempo.com/inversion-de-los-polos-magneticos-t67609.48.html

MÉTODES INDIRECTES: 3.Mètode elèctric

• Mesuren propietats elèctriques de les roques en diferents roques, ex. Conductivitat elèctrica

• c = aigua en capes profundes de l’escorça (poroses)

• c = roques massisses

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODES INDIRECTES: 4.Mètode geotèrmic

• Mesura el flux geotèrmic (quantitat de calor) procedent de la formació de la Terra i de la desintegració d´elements radiactius

• flux = escorça prima o roques molt calents del mantell profund

• flux=escorça gruixuda com les masses continentals antigues

2. L’ estudi de la Terra

2. MÉTODOS INDIRECTOS. Temperatura

Mediante la realización de SONDEOS, se ha podido comprobar la existencia de un GRADIENTE GEOTÉRMICO con valores de unos 33ºC/km, gradiente que no es constante en toda la Tierra.

El calor que desprende la Tierra se denomina FLUJO TÉRMICO y tiene 3 focos de origen:

• Elementos radiactivos de la corteza que al desintegrarse liberan calor

• Disipación mareal de la energía de rotación

• Energía gravitacional transformada en térmica en el mismo momento de la acrección planetaria.

Las teorías actuales, suponen un aumento rápido de la Tª de la corteza hasta la zona inferior de la misma (1500-2000ºC-elementos radiactivos), continuando con un aumento gradual hasta la base del manto (2700ºC) y alcanzando unos valores de hasta unos 6000ºC en el núcleo.

MÉTODES INDIRECTES: 5.Meteorits

• Fonament: origen protoplanetari semblant a la terra (posterior a un impacte)

• Siderits: Fe i Ni (nucli terrestre)

• Sideròlits: Fe/Ni i silicats ferromagnesians (matell terrestre)

• Litometeòrits o aeròlits: silicats de ferro i alumini (escorça terrestre)

2. L’ estudi de la Terra

2. MÉTODOS INDIRECTOS. Estudio de meteoritos

Los meteoritos son cuerpos sólidos de origen carbonáceo o metálico (cometas y asteroides) que se mueven por el espacio a gran velocidad y al penetrar en la atmósfera terrestre se calientan debido al rozamiento volviéndose incandescentes y pudiendo alcanzar la superficie sin consumirse. Son una fuente de información indirecta de la composición del manto y núcleo. Tipos:

1. Sideritos: aleación al 95% del Fe y Ni. Densidad 7,5g/cm3. Aprox. Núcleo.

2. Litometeoritos o aerolitos: formados por silicatos similares a los del manto (densidad de 3-5g/cm3). Dentro de este tipo están las condritas carbonáceas relacionadas con el origen de la vida.

3. Siderolitos. Mezcla de los dos anteriores. Densidad 5g/cm3. Son los más escasos

aerolito

MÉTODES INDIRECTES: 6.Mètode sísmic

• Fonament: empra sismògrafs que recullen les ones sísmiques creades pels terratrèmols. Tipus

• P

• S

• R i L

• Es registren en sismogrames.

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODES INDIRECTES: 6.Mètode sísmic

• Fonament: empra les ones sísmiques creades pels terratrèmols. Tipus

• P: primàries o londitudinals. Vibren en la mateixa direcció en què es propaguen, expandint i comprimint els materials que travessen.

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODES INDIRECTES: 6.Mètode sísmic

• Fonament: empra les ones sísmiques creades pels terratrèmols. Tipus

• S: secundàries o cisalla. Vibren perpendicularment a la direcció de propagació.

2. L’ estudi de la Terra

MÉTODES INDIRECTES: 6.Mètode sísmic

• Fonament: empra les ones sísmiques creades pels terratrèmols. Tipus

• R i L. Es produeixen quan les P i S toquen la superfície i solament es propaguen per aquesta

• Per què no s’empren per a estudiar l’interior terrestre?

2. L’ estudi de la Terra

Simulaciones de la Universidad de Alicante: http://web.ua.es/es/urs/divulgacion/propagacion-de-ondas-sismicas.html

ANEM A INTERPRETAR LA PROPAGACIÓ……

La velocitat de les ones sísmiques augmenta amb la rigidesa i la densitat dels materials que travessen

ANEM A INTERPRETAR LA PROPAGACIÓ……

La velocitat de les ones sísmiques augmenta dins d’una capa de la mateixa composició per la profunditat (major pressió, major densitat)

ANEM A INTERPRETAR LA PROPAGACIÓ……

Les ones P es propaguen a major velocitat que les S

ANEM A INTERPRETAR LA PROPAGACIÓ……

Les ones S només es propaguen per materials sòlids ?? Les P per tots els materials

ANEM A INTERPRETAR LA PROPAGACIÓ……

Quan les ones passen d’ un material a un altre, es reflecteixen o es refracten = DISCONTINUITATS SÍSMIQUES

Las nuevas tecnologías permiten refinar los datos sismológicos mostrándonos una “ecografía” del interior de la Tierra. Esta técnica es la TOMOGRAFÍA SÍSMICA. (áreas frías en azul y calientes en rojo)

http://ansatte.uit.no/kare.kullerud/webgeology/