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La tierra en el universo. Geología de los planetas. Origen de la tierra y del sistema solar. Tema 1 www.preparadorbiologiageologia.es [email protected] T. 651 19 10 83 ALEJANDRO DA ROCHA PREPARADOR DE BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA
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La tierra en el universo. Geología de los planetas. Origen de la tierra y del sistema solar.
Tema 1
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Biología y Geología Tema 1
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La tierra en el universo. Geología de los planetas. Origen de la tierra y del sistema solar.
Índice
1. - INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................2
2. - LA TIERRA Y EL UNIVERSO ............................................................................................................3
2.1.- Explicaciones históricas sobre la posición de la tierra ...................................................3
2.2.- Universo: estructura y origen ...............................................................................................5
2.3.- La vía láctea ..............................................................................................................................8
2.4.- El Sistema Solar .......................................................................................................................9
3.- LA GEOLOGÍA PLANETARIA ...........................................................................................................14
4.- El ORIGEN DE LA TIERRA Y EL SISTEMA SOLAR .....................................................................19
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1. INTRODUCCIÓN El Universo es una palabra derivada del latín que a su vez proviene de unus (“uno” en el
sentido “único”) y versus (vuelta). El Universo es todo lo que existe físicamente: la totalidad del
espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso y las leyes y
constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término Universo se utiliza para referirnos
a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza. Para el estudio de la vida sobre la Tierra
o para el conocimiento de los materiales que conforman nuestro planeta es necesario conocer
el universo.
En los últimos 25 años, la humanidad ha aprendido más sobre el universo que el los 100
siglos precedentes. Esto se debe, sobre todo, al espectacular avance de los medios técnicos
actuales como telescopios y radiotelescopios, las misiones tripuladas (Apolo a la luna) y no
tripuladas o sondas espaciales (Mariner a Mercurio , Venera a Venus, Voyager al resto del
sistema solar,…).
Todos estos avances y descubrimientos han llevado a que en la XXVI asamblea general
de la Unión Astronómica Internacional (IAU) de Praga se haya decidido eliminar a Plutón como
el noveno planeta del sistema solar debido a su pequeño tamaño y a su órbita cuya inclinación
no es paralela a la de la Tierra ni a la de los otro siete planetas, quedando reducido a una
condición de planeta enano.
Los recién descubiertos planetas extrasolares, es decir planetas que orbitan en torno a
lejanas estrellas formando sistemas solares análogos al nuestro, el descubrimiento de agua
en la Luna, en Europa (satélite de Júpiter) o en Marte (debajo del hielo), hacen pensar que las
condiciones que fueron necesarias para el origen de la vida en nuestro planeta, también se
pueden dar en otros lugares del Universo, por lo que es fácil deducir que no somos los únicos
seres vivos del Universo.
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2. LA TIERRA Y EL UNIVERSO 2.1.- Explicaciones históricas sobre la posición de la tierra
Hasta el año 600 a.C. el hombre concebía el universo como un trozo de tierra plana no
demasiado extenso. Antiguamente se recurría a mitos para explicar los fenómenos observados
(estrellas, salida y puesta del sol, cambios de estación,…)
Las primeras observaciones más completas sobre los astros las realizaron los babilonios,
egipcios y fenicios. Los babilonios desarrollaron una primitiva ciencia práctica, basada en el
registro y anotación sistemática de los cambios en el firmamento, pero sin llegar a elaborar
un modelo teórico que explicara estas observaciones. Elaboraron mapas celestes, dando
nombres a las constelaciones actuales y ordenándolas cronológicamente según el recorrido
del sol dando lugar al Zodíaco, observaron
los movimientos aparentes de los astros
determinando la duración del día/noche,
llegada de estaciones, fases de la luna, duración
del año, etc., permitiendo así la elaboración de
los calendarios de 12 meses de 30 días cada
uno basados en el mes lunar y ajustados a la
duración del año solar.
Los griegos elaboraron modelos explicativos que sentaron las bases de la astronomía.
Aristarco (S III a.C.) afirmó que la Tierra era redonda y más pequeña que el Sol alrededor del
cual giraban todos los planetas. Hiparco (S II a.C.), entre otras cosas, determinó la distancia
entre la Tierra y el Sol. Ptolomeo (S II d.C.) estableció la Teoría Geocéntrica que consideraba a
la Tierra como el centro del Universo cuyo principal problema fue explicar el movimiento circular
de los planetas, para lo cual tuvo que añadir subórbitas complicando mucho este sistema.
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Copérnico (S XVI) propuso el Sistema Heliocéntrico, que situaba el Sol en el centro del
Universo y los planetas giraban en círculos concéntricos a su alrededor, situándolos en el orden
correcto. Según la Teoría Heliocéntrica los planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra y Marte)
giraban más deprisa que los exteriores (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón) y la Luna
giraba alrededor de la Tierra. Describió el movimiento de rotación diario de la Tierra (alrededor
de su eje) y el de precesión (pequeño cambio en inclinación del eje terrestre). Para explicar
el movimiento de los planetas siguió usando el método de Ptolomeo pero simplificándolo
enormemente. Más tarde la teoría de Kepler (todavía vigente) dilapidó la idea del movimiento
circular de los astros, otorgándoles órbitas elípticas, de las cuales describiría la física de su
movimiento, observando pautas regulares en los mismos.
Giordano Bruno (1584) propone una cosmología no jerárquica, donde el Sistema Solar
copernicano no es el centro del Universo, sino más bien, un sistema de estrellas relativamente
insignificante, entre una multitud infinita de otros.
Las teorías copernicanas fueron defendidas por Galileo en contra de la Iglesia, el cardenal
Bellarmino, afirmaría que sugerir que la Tierra se movía estaba en contradicción con las
enseñanzas bíblicas; en consecuencia, no cabía sino entender el sistema copernicano como
hipotético. En este sentido, el Santo Oficio condenó el 23 de febrero de 1616 al sistema
copernicano como «falso y opuesto a las Sagradas Escrituras», y Galileo recibió la admonición
de no enseñar públicamente las teorías de Copérnico.
Las Leyes de Newton (1687) describen los movimientos a gran escala del Universo. Albert
Einstein (1915) publica la Teoría de la Relatividad General, demostrando que la densidad de
energía comba el espacio-tiempo.
Actualmente, el uso de telescopios, radiotelescopios y sondas espaciales nos permite un
mayor conocimiento, en algunos casos hipotéticos, de la composición y estructura del sistema
solar, y del universo en general. Se describen teorías sobre la expansión del universo, universos
paralelos, agujeros negros, materia oscura, etc.
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2.2.- Universo: estructura y origen
La materia del Universo no está disgregada al
azar, sino jerárquicamente condensada en unidades
básica llamadas galaxias, que se alejan entre sí a gran
velocidad lo que indica que el universo está en expansión
(efecto Doppler y ley de Hubble: corrimiento al rojo de
las ondas electromagnéticas). Estas galaxias pueden
agruparse dando lugar a los cúmulos de galaxias y
éstas a los supercúmulos.
Las galaxias se pueden definir como cúmulos o
agrupaciones de estrellas. Se clasifican en: elípticas
(su apariencia muestra escasa estructura y tienen
relativamente poca materia interestelar, en consecuencia,
tienen un escaso número de cúmulos abiertos, y la tasa
de formación de estrellas es baja, están dominadas por
estrellas viejas, de larga evolución, que orbitan en torno
al núcleo en direcciones aleatorias.), espirales (son
discos rotantes de estrellas y materia interestelar, con
una protuberancia central compuesta principalmente
por estrellas más viejas, a partir de la cual se extienden unos brazos en forma espiral, de brillo
variable.), espirales barradas (galaxia espiral con una banda central de estrellas) e irregulares
(no son espirales ni elípticas y no tienen estructuras comunes, no presentan núcleo, ofrecen un
aspecto caótico y contienen abundante gas y polvo, compuestas por estrellas jóvenes, y el gas
interestelar es abundante). De las elípticas derivan las espirales barradas y normales.
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En las galaxias nos encontramos nebulosas, estrellas y planetas:
• Nebulosas: grandes nubes de H y He, polvo cósmico, C, Si y Fe, amoníaco, metano y agua.
• Estrellas: cuerpos calientes y de
gran masa formados por H y algo
de He. Su gran masa hace que
la atracción gravitatoria sea muy
fuerte condensando enormemente
el gas en su interior. A medida que
aumenta la presión de este gas se
va calentando hasta que se produce
la fusión nuclear del H en He, lo
que produce una gran cantidad de
ENERGÍA liberada en forma de luz visible y radiación electromagnética. La coloración de
las estrellas depende de la edad de las mismas y de su temperatura. Las estrellas más
jóvenes y calientes son BLANCAS, AZULADAS o VERDOSAS (Vega, Sirio, Capella). A
medida que la estrella consume hidrógeno cambia de color y disminuye su temperatura,
tornándose AMARILLA, como nuestro Sol, o ANARANJADA. Durante este tiempo la
estrella permanece en la “secuencia principal” del diagrama de Hertzsprung-Russell.
Cuando se agota el hidrógeno la estrella sufre un colapso y se dilata, aumenta enormemente
de tamaño y se convierte en una GIGANTE ROJA (Aldebarán) o SUPERGIGANTE ROJA
(Betelgeuse, Antares, Ras Algheti). A partir de ese momento la desaparición de las estrellas
dependerá de su tamaño:
a). Las más pequeñas (<1,4 veces Sol): se van enfriando y se encogen hasta convertirs en
ENANAS BLANCAS o ROJAS.
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b). Las más grandes (>1,4 veces Sol): también se contraen pero, al tener tanta masa,
la atracción gravitatoria es tan grande que sufren un colapso y se convierten en
ESTRELLAS DE NEUTRONES. Si la masa inicial era muy grande las estrellas pueden
tener tal campo gravitatorio que no dejen salir ni su propia luz. De esta manera se
convierten en objetos invisibles que pueden atraer y “engullir” a otras estrellas. Estos
cuerpos invisibles reciben el nombre de AGUJEROS NEGROS.
c). Existe otro final, más catastrófico aún, para las estrellas. En un momento dado de
su evolución, una estrella puede sufrir una gran explosión, liberando gran cantidad
de energía y arrojando al espacio parte de su masa. Se convierte así en una NOVA
o SUPERNOVA, según el tamaño, y su núcleo se transforma en un PÚLSAR, es
decir, una estrella pequeña que gira muy deprisa y libera ondas de forma puntual.
• Planetas: cuerpos fríos de menor masa en los que no se produce fusión nuclear, por lo que
no emiten energía en forma de luz. En el punto 3 veremos la geología de los planetas del
Sistema Solar.
Mediante estudios complejos de los astros, se han podido establecer similitudes entre la
composición química del Universo y los seres vivos. Los 4 elementos más abundantes en los
seres vivos aparecen en las estrellas.
La teoría más aceptada respecto al origen del Universo es la Teoría del BIG BANG:
curiosamente, esta expresión (Big Bang) proviene –muy a su pesar- del astrofísico inglés Fred
Hoyle, uno de los detractores de esta teoría y, a su vez, uno de los principales defensores de
la teoría del estado estacionario, quien en 1949, durante una intervención en la BBC dijo, para
mofarse, que el modelo descrito era sólo un big bang (gran explosión).
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En 1948 el físico ucraniano nacionalizado estadounidense George Gamow planteó que
el Universo se creó en una explosión gigantesca y que los diversos elementos que hoy se
observan se produjeron durante los primeros minutos después de la Gran Explosión o Big Bang,
cuando la temperatura extremadamente alta y la densidad del Universo fusionaron partículas
subatómicas en los elementos químicos. Cálculos más recientes indican que el hidrógeno y el
helio habrían sido los productos primarios de la Gran Explosión, y los elementos más pesados
se produjeron más tarde, dentro de las estrellas. A causa de su elevadísima densidad, la materia
existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. Al expandirse, el
helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias. Esto explica la
expansión del Universo y la base física de la ley de Hubble. Según se expandía el Universo, la
radiación residual de la Gran Explosión continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura
de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados
por los radioastrónomos en 1965, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos
consideran la confirmación de la teoría de la Gran Explosión.
Sin tener en cuenta la energía oscura del Universo, podemos predecir, que si la densidad
de cosmos es lo suficientemente alta, el proceso de expansión acabará frenándose dando paso
a una contracción acelerada o BIG CRUNCH o gran crujido (modelo de universo cerrado),
pero si como parece, la densidad no llega al mínimo requerido, la gravedad no podrá frenar la
expansión originada por el BIG BANG (modelo de Universo abierto).
2.3.- La vía láctea
Es una galaxia espiral constituida por 200.000 millones de estrellas. En ella se diferencia
3 zonas: núcleo (denso y brillante formado por las estrellas más viejas de 10.000 m.a.), brazos
espirales: rodean al núcleo, contienen nubes de gas y polvo con nebulosas, formado por
estrellas jóvenes (Ej.Brazo de Orión que es donde se sitúa el Sistema Solar), halo: rodeando
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todo, formado por muy pocas estrellas viejas
distantes entre sí, la mayor parte agrupadas
en cúmulos globulares.
La galaxia gira alrededor de un eje que une
los polos galácticos. Presenta un movimiento
de rotación en sentido de las agujas del reloj,
arrastrando los brazos espirales. El núcleo rota
a velocidad constante mientras que en los
brazos la velocidad disminuye hacia el exterior. El sistema solar tarda 225 ma en completar
una rotación alrededor de la galaxia.
2.4.- El Sistema Solar
Está formado por el Sol en el centro, 8 planetas que giran a su alrededor a distintas
velocidades, satélites que giran alrededor de los planetas, asteroides, meteoritos y cometas.
a) Sol: estrella de tamaño medio, amarilla y de edad media, formada por H y He cuya fusión
nuclear proporciona una enorme cantidad de E que se libera en forma de radiación
electromagnética. Además de luz y calor emite radiación infrarroja, UV y viento solar
(flujo más o menos continuo de electrones y protones). Esto conlleva una pérdida de masa
condenando al sol a un lento agotamiento.
En el sol se diferencian las siguientes zonas:
1. Núcleo: Tª muy altas, 15 millones de grados, donde se produce fusión H en He.
2. Zona de radiación: sobre el núcleo, a través de la cual se transmite la energía de la
fusión nuclear.
3. Zona de convección: transporta la materia hasta la superficie.
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4. Fotosfera o capa externa visible: amarillenta por su temperatura cercana a 6000 K,
donde de originan las manchas solares (zonas más frías, 4000 K) asociadas a fuertes
campos magnéticos.
5. Cromosfera: 8000 Km de espesor, sólo observable durante los eclipses totales de sol.
De ésta surgen ocasionalmente las erupciones solares.
6. Corona solar: capa más externa, sólo visible en eclipses solares. De ésta parte el
viento solar.
b) Planetas: la geología de cada uno de ellos se verá con detalle en el punto 3 del tema, pero
en un estudio en conjunto hay que destacar sus dos movimientos: traslación (alrededor
del sol) y rotación (alrededor de sí mismos en sentido contrario a las agujas del reloj).
Se define la órbita como la trayectoria que recorren, en un tiempo constante, durante la
traslación (1 año para la tierra).
Las leyes de Keppler resumen el movimiento de traslación de los planetas:
• 1ª ley: todos los planetas giran alrededor del sol con órbitas elípticas planas donde el
sol ocupa uno de los focos. Actualmente sabemos que las órbitas son elipses de muy
poca excentricidad (cerradas y casi circulares).
• 2ª ley: a mayor distancia del sol, menor velocidad radial de los planetas y viceversa.
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• 3ª ley: los cuadrados de los períodos de traslación de los planeta son proporcionales a
los cubos de sus ejes mayores (cuando más lejos están más despacio se desplazan).
Estos movimientos son los responsables de los períodos día/noche (rotación), y del paso
de las estaciones (traslación), con las consiguientes diferencias en la insolación según la latitud
y cambiante en las diferentes estaciones, ya que este movimiento el eje de la Tierra permanece
inclinado 23,5º respecto al de la eclíptica.
c) Satélites: Se denomina satélite natural a cualquier objeto que orbita alrededor de un planeta.
Generalmente el satélite es mucho más pequeño y acompaña al planeta en su evolución
alrededor de la estrella que orbita.
Planeta Nombre y número de sus SATÉLITESTierra 1 Luna
Marte 2 Fobos, Deimos
Plutón 3 Caronte, Nix, Hydra
Neptuno 8Náyade, Thalassa, Despina, Galatea, Larisa, Proteo, Tritón, Nereida
Urano 15Cordelia, Ofelia, Bianca, Crésida, Desdémona, Julieta, Porcia, Rosalinda, Belinda, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberón.
Júpiter 16Metis, Adrastea, Amaltea, Tebe, Io, Europa, Ganimedes, Calisto, Leda, Himalia, Lisitea, Elara, Ananke, Carm, Pasifae, Sinope.
Saturno 22
Pan, Atlas, Prometeo, Pandora, Epimeteo, Jano, Mimas, Encélado, Tetis, Telesto, Calipso, Dione, Helena, Rea, Titán, Heperión, Japeta, Febe.
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En el caso del planeta Tierra, el único satélite natural es La Luna. Se trata de un satélite
anormalmente grande en comparación con La Tierra y de muy baja densidad lo que hace
pensar que poseen orígenes distintos. No retiene una atmósfera por lo que las variaciones de
temperatura entre la cara iluminada y la cara en sombra son elevadas.
Su rotación es sincrónica con respecto a la Tierra (tarda lo mismo en girar sobre su
eje que en culminar su traslación alrededor de la Tierra: 28 días), por ello siempre muestra la
misma superficie, la cara próxima, que posee una corteza lunar menos gruesa, más seísmos,
casi todos los mares y una gran cantidad de cráteres, lo que indica que ha estado mucho
tiempo expuesta a los impactos (ya que no tiene atmósfera protectora).
La Luna gira alrededor de la Tierra y sobre sí misma en el
mismo sentido que lo hace la Tierra alrededor del Sol y sobre
sí misma. Su órbita es una elipse de elevada excentricidad. El
periodo de traslación (casi 28 días) se puede medir tomando
como referencia el fondo de estrellas fijas y observando el
tiempo que tarda en volver a encontrarse en la misma posición.
Algunas consecuencias de los movimientos de la Luna son:
1. Fases de la Luna: cambios aparentes de iluminación a lo largo del mes sidéreo (para
un observador situado en la Tierra, la porción de luna iluminada que ve va cambiando
progresivamente a lo largo del mes). El ciclo lunar empieza con la fase de Luna Nueva, en
la que el Sol y la Luna están en conjunción, es decir, los 3 astros están alineados (la cara
de la luna visible desde la Tierra está en sombra). Unos 4 ó 5 días después la Luna se ve
como un arco delgado (cuarto creciente), a los 14 días la Luna está opuesta al Sol y se ve
completamente iluminada (llena), a los 21 días se ve la mitad (cuarto menguante), para ir
luego decreciendo hasta la fase de Luna nueva.
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2. Las mareas: la Tierra y la Luna ejercen una atracción gravitatoria mutua. La parte de
la tierra que mira hacia la Luna en cada momento se ve fuertemente atraída por ella.
La parte sólida no se ve afectada, pero la parte líquida fluye libremente hacia la Luna
(asciende el nivel del mar en esa zona y en las antípodas) produciendo una marea alta
o pleamar. Por el contario, en la zona desde donde ha fluido el agua, desciende el nivel
del mar produciendo una bajamar o marea baja. Aproximadamente cada 12:30 horas se
produce una pleamar alternada con una bajamar.
Existen varias teorías sobre el origen de la Luna, y en todas ellas ha de tenerse en cuenta
que la Tierra tiene un elevado momento angular y que la composición química de la Luna
aunque guarda similitudes con la Tierra, mantiene con esta grandes diferencias ya que carece
de sustancias volátiles.
De las teorías existentes, la más aceptada es la propuesta por Hartmann: un embrión
planetario chocó contra la Tierra en formación imprimiendo al sistema de un elevado momento
angular a la vez que produjo que una nube de partículas quedara orbitando en torno a La
Tierra para condensarse después formando La Luna. En el impacto, la elevada temperatura
alcanzada, habría provocado la evaporación de todas las sustancias volátiles.
d) Cometas: conglomerado de polvo y hielo con órbita
excéntrica alrededor del sol. En 1952 Jan Oort
descubrió la nube de Oort como un enjambre de
cometas en los confines del Universo. Tienen 2
partes: ca bellera y cola. La cabellera está formada
por partículas de polvo y hielo. Al acercarse al sol los
gases helados se subliman y arrastran partículas de
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polvo creando la cola (está formada por la colisión de los gases y partículas de polvo con
el viento solar que los arrastra de la cabellera) que siempre se sitúa en dirección opuesta
al Sol.
Algunos cometas quedan atrapados por el campo gravitatorio del Sol, orbitando con
movimientos periódicos y órbitas muy elípticas como el cometa Halley.
e) Asteroides: son una serie de objetos rocosos o metálicos de dimensiones variables que
orbitan alrededor del Sol, la mayoría en el cinturón principal entre Marte y Júpiter, con
órbitas más inclinadas y excéntricas que los planetas (Ej.- Ceres, Juno, Apolo,…). Pueden
ser los restos de un planeta que explotó o que no se llegó a formar.
f) Meteoritos: fragmentos de luna, cometas o asteroides. Hay 3 tipos: sideritos (formados
por Fe y Ni), litometeoritos (formados por silicatos, pueden ser condritas o acondritas)
y siderolitos(mezcla de los 2 anteriores). Estos meteoritos impactan en la Tierra dando
lugar a las estrellas fugaces.
3.- LA GEOLOGÍA PLANETARIALos planetas se pueden clasificar en dos grupos según su proximidad al Sol:
• Tipo Tierra: los más próximos, de menores dimensiones, con superficie sólida y
compacta. Son Mercurio, Venus, Tierra y Marte.
• Tipo Júpiter: los más alejados, inmensas esferas de gas. Son Júpiter, Saturno, Urano
y Neptuno.
Entre los dos grupos principales de planetas, que presentan diferencias notables entre
sí, se encuentra una franja de asteroides.
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Las características principales que estos los planetas son las siguientes:
1.- Mercurio. Es un planeta pequeño, próximo al Sol, sin satélites ni atmósfera. Al estar tan
cercano al Sol y no tener atmósfera, las diferencias de T entre día/noche alcanzan los 500ºC.
En su superficie abundan los cráteres. Los mayores se han degradado por erosión y fractura
por lo que su fondo es bastante plano al haberse rellenado por materiales (la cuenca de mayor
tamaño se llama Caloris Planitia). Hay dos tipos de llanuras: las “intercratéricas” situadas entre
los cráteres y que se asimilan a la corteza originaria del planeta y las “llanurasas”, más jóvenes,
distribuidas alrededor de Caloris Planitia, se supone que son depósitos fundidos por el impacto
o por emisiones de lava. Sus formas tectónicas son los escarpes lobulados, originados por la
fuerte contracción del planeta al enfriarse. Su densidad es muy elevada, lo que hace pensar en
un núcleo de Fe, que ocupa el 42 % del volumen total.
2.- Venus. Venus gira alredor de su eje muy lentamente en el sentido de las agujas del reloj,
al contrario que el resto de planetas. En su superficie hay tierras bajas y llanas de las que
emergen unos cuantos accidentes geográficos (cadena montañosas, un conjunto de volcanes
y una ancha depresión parecida al Rift Valley africano que podría ser resultado de una actividad
tectónica distensiva). Tiene una atmósfera muy densa, con gases sulfurosos ácidos, CO2 y
vapor de agua, con continuas tormentas eléctricas. La temperatura superficial es de 500ºC y
presenta una dinámica atmosférica muy activa (con turbulencias continuas).
3.- La Tierra: tercer planeta del Sistema Solar, considerando su distancia al Sol, y el quinto de
ellos según su tamaño. Está situada aproximadamente a unos 150 millones de kilómetros del
Sol. Es el único planeta del universo que se conoce en el que exista y se origine la vida. La Tierra
se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace 4.570 millones de años.
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El volumen de la Tierra es más de un millón de veces menor que el Sol y la masa de
la Tierra es nueve veces mayor que la de su satélite La Luna. La temperatura media de la
superficie terrestre es de unos 15 ºC.
A la forma de la Tierra (entendida como la altura media del mar o que adoptaría el mar
en los continentes) se le denomina geoide y es una superficie similar a una esfera achatada
por lo polos (elipsoide). Su diámetro es de unos 12.700 km, más de diez veces la longitud de la
península Ibérica. El 71 por ciento de la superficie de la Tierra está cubierta de agua. Es el único
planeta del sistema solar donde el agua puede existir permanentemente en estado líquido en
la superficie. El agua ha sido esencial para la vida y ha formado un sistema de circulación y
erosión único en el Sistema Solar.
La Tierra es el único de los cuerpos del Sistema Solar que presenta una tectónica de
placas activa: Marte y Venus quizás tuvieron una tectónica de placas en otros tiempos pero,
en todo caso, se ha detenido. Esto, unido a la erosión y la actividad biológica, ha hecho que la
superficie de la Tierra sea muy joven, eliminando por ejemplo, casi todos los restos de cráteres,
que marcan muchas de las superficies del Sistema Solar.
4.- Marte: Contiene agua condensada en forma de hielo en los casquetes polares o en el fondo
de los cráteres. El resto es un árido desierto rojo. Posee dos satélites diminutos: Deimos y
Fobos. En su superficie hay claras diferencias entre el hemisferio norte, que es pulido y liso, y la
región meridional, que muestra los efectos de un intenso vulcanismo acompañado de procesos
tectónicos: hay un enorme conjunto de fracturas de origen tectónico llamadas Valle Marineris. El
fondo de la cuenca meridional, son lavas basálticas, y toda la zona está salpicada por volcanes
entre los que debieron fluir coladas de lava.
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Se cree que existen a diferentes niveles de profundidad subsuelo congelado (permafrost),
que en determinadas épocas se ha fluidificado, lo que ha originado suaves lomas. Destacan en
la superficie unos canales de forma similar a nuestros ríos, que a veces presentan meandros
(se piensa que son viejos cauces fluviales que en algún tiempo fueron ríos por los que circulaba
el agua).
La atmósfera está compuesta principalmente por CO2 (95%) y por N2 y Ar en bajas
proporciones así como trazas de O2 y CO. Son frecuentes las nubes y las nieblas. Las T en
invierno son tan bajas que la atmósfera en los polos se congela, formando una gigantesca masa
de CO2. En verano, se fusiona el hielo y se retroalimenta el efecto invernadero. Existen indicios
de que en el pasado el planeta fue más cálido y húmedo, similar a la Tierra, con lagos, océanos
y precipitaciones, por lo que se abre la posibilidad de que en algún momento albergase vida.
5.- Júpiter. Es el planeta más grande del Sistema Solar. Como el resto de gigantes es gélido (la
temperatura ronda los -200 ºC), gaseoso y compuesto básicamente por H y He. Tiene al menos
16 satélites y está rodeado de un fino anillo ecuatorial. Al telescopio se ve como una serie de
bandas de distintos colores que no giran con el mismo periodo. Algunas manchas y nubes
características permanecen en la atmósfera muchos años como por ejemplo la gran mancha
roja, que es del tamaño de la Tierra.
La dinámica atmosférica es muy compleja, pues aparecen manchas (zonas de gases
ascendentes) de colores y bandas (zonas de gases descendentes), que se mueven en desorden
aparente.
La temperatura interior es elevadísima debido a la fuerte presión a la que se someten
sus gases, por lo que el núcleo es fluido y el hidrógeno se convierte en un líquido conductor de
la corriente eléctrica (metalici) generando un campo magnético 4000 veces superior al de la
Tierra.
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6.- Saturno. Es un globo rosado, rodeado de muchos anillos concéntricos y consecutivos,
que dan la apariencia de uno solo, formados por polvo y partículas pequeñas aprisionadas en
órbitas ecuatoriales. Tiene 19 satélites y es el planeta más aplastado. En cuanto a composición
y estructura es muy similar a Júpiter. Las naves que lo han investigado, revelaron que tiene
un núcleo interno de elementos pesados fundidos (probablemente Fe), alrededor del cual se
extiende el núcleo exterior de agua, metano y amoniaco líquidos, a elevadas presiones y bajas
temperaturas. El resto del planeta está formado por H (parte convertido en metal que genera
su campo magnético) y He.
7.- Urano: es un planeta de color verde azulado sin rasgos distintivos en su superficie. Tiene
15 satélites y posee 9 anillos ecuatoriales. El eje de rotación está contenido en el plano de la
eclíptica, por lo que está girado 90º respecto a los demás planetas. Además, su rotación es
retrógrada (inversa al resto de los cuerpos del sistema solar). Se cree que se debe a la colisión
de un meteorito, que lo giró 90º de su posición inicial.
8.- Neptuno: se descubrió a base de razonamientos teóricos y más tarde se pudo observar
en el espacio. Urano se hallaba situado en una posición que no coincidía con la predicción de
las leyes de la mecánica celeste, por lo que se consideró que debería existir un planeta que
con su masa perturbase su órbita; este planeta era Neptuno, con 8 satélites y 4 anillos. Es el
más denso de los planetas gigantes, y en su atmósfera presenta una Gran Mancha Oscura,
probablemente producida por una turbulencia.
Como ya hemos comentado en la introducción, recientemente la UAI, ha decidido retirar a
Plutón el estatus de planeta, ya que es mucho más pequeño que el resto de planetas relegándolo
a la categoría de planeta enano, situado en el cinturón de Kuiper (conjunto de cuerpos situados
más allá de la órbita de Neptuno).
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4.- El ORIGEN DE LA TIERRA Y EL SISTEMA SOLAREl sistema solar presenta una serie de características que se han de tener en cuenta para
explicar su origen:
1. Las órbitas de todos los planetas son coplanarias.
2. El momento angular, una magnitud que tiene en cuenta la velocidad y la distancia con
que un conjunto de masas gira alrededor de un punto, está concentrado en los planetas.
Es una propiedad que tienen todos los cuerpos que efectúan movimiento circular, ya sea
sobre su propio eje o rotando alrededor de un objeto.
3. Hay una gran heterogeneidad química entre los planetas tipo Júpiter y los de tipo Tierra:
los primeros están formados principalmente por H y He y los segundos por silicatos y
elementos más pesados.
4. Las rotaciones de los planetas (excepto Venus y Urano) y de la mayoría de satélites se
realizan en el mismo sentido que las traslaciones (lo que significa que el sistema solar
en conjunto tiene mucho momento angular, ya que si girasen en sentido opuesto se
anularían entre sí).
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Hoy día se acepta que el Sistema Solar se formó por condensación a partir de una nube
de gas primigenia, que girando sobre sí misma alcanzó forma de una espiral de gas caliente.
Esta nube expulsó un anillo de materia debido a la fuerza centrífuga, que se conectaba al núcleo
de la nube por un fuerte campo magnético. La nube se condensaría en su núcleo formando el
sol y del disco al enfriarse surgirían los planetas. Como la atracción del Sol es más fuerte para
los elementos más pesados, las partículas sólidas y los metales quedaron en órbitas interiores
mientras que los elementos más ligeros, al ser débilmente atraídos se desplazaron por la fuerza
centrífuga hacia el exterior del anillo formando los planetas tipo Júpiter.
Se cree que el proceso de condensación fue desencadenado por la explosión de una
supernova cercana, que contaminó la nube inicial (los meteoritos tienen isótopos de elementos
que sólo aparecen en las explosiones de supernovas).
El viento solar inicial barrió los elementos ligeros hacia la periferia, reforzando la selección
de materiales por densidades debido a la atracción gravitatoria del Sol.
La condensación de los materiales del
anillo gaseoso, originó unos cuerpos sólidos
pequeños, los planetoides o planetesimales,
con diferente composición en la zona interior
y exterior del anillo. Debido a la atracción
gravitatoria, los planetoides fueron chocando
entre sí y fusionándose para originar planetoides
cada vez de mayor tamaño hasta llegar a tener
la masa de los planetas.
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