Geología Física. Tema 2: Origen del Sistema Solar. Semestre Profesor: Enrique González Torres

Transcripción

1 Profesor: Geología Física Semestre Enrique González Torres Tema 2: Origen del Sistema Solar

2 Tema 2: Origen del Sistema Solar y de la Tierra

3 Teoría de la gran explosión Contenido Origen del Sistema Solar y de la Tierra Características generales del Sistema Solar Aspectos Generales del procesos de diferenciación de la Tierra Abundancia relativa de los elementos químicos en la Tierra La Tierra como un Sistema

4 Observando el pasado

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6 El Origen del Universo La teoría del Big Bang Antes de que se formara el Universo, toda la materia estaba concentrada en un punto de densidad infinita. Entre y Ma esta singularidad explotó, lanzando hacia el infinito toda la materia del Universo a velocidades altísimas. Los restos de la explosión, H y He, empezaron a enfriarse y condensarse, formando las primeras estrellas y galaxias. En la Vía Láctea se formó nuestro Sistema Solar. El Sistema Solar es el conjunto de cuerpos celestes que sufren de manera apreciable los efectos de la atracción gravitacional del Sol

7 Origen del Sistema Solar A lo largo del tiempo se han realizado obsevaciones sobre el Sistema Solar, por ejemplo: 1) Todos los planetas giran alrededor del Sol en la misma dirección en órbitas casi circulares. 2) El ángulo entre el eje de rotación y el plano de la órbita es pequeña (excepto Urano). 3) Todos los planetas (excepto Venus y Urano) rotan en la misma dirección que su revolución, sus lunas también lo hacen.

8 Origen del Sistema Solar 4) Cada planeta esta aproximadamente el doble de lejos que el planeta interior próximo al Sol (la regla de Titus-Bode). 5) Los planetas se dividen en dos grupos: terrestres (internos): Mercurio, Venus, Tierra, Marte Mercurio es en su mayoría contienen Fe (ρ = 5.4) Jovianos (exteriores): Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno. Júpiter sobre todo gas y de hielo ( ρ = 0.7) Pluton???? 6) Los planetas terrestres en su mayoría están compuestos de O, Si, Fe, Mg. H & He (también son importantes en los planetas Jovianos).

9 Podrían establecer una teoría sobre el origen del Sistema Solar??, la que ustedes quieran, pero que sea consistente con las observaciones sealadas.

10 Propuestas? Atrás de cada Teoría hay mucho trabajo: Observaciones, Análisis, Discusión nunca olvidemos que los conocimientos científicos son resultados de un proceso,

11 Para hablar de la diferenciación temprana de la Tierra, es necesario establecer algunas preguntas iniciales: En donde podemos encontrar vestigios de lo sucedido durante la diferenciación temprana de la Tierra? Será necesario retomar algunos procesos sobre el origen de la Tierra y de la Luna?

12 Para responder la pregunta anterior, otra pregunta. En donde podemos encontrar vestigios de lo sucedido durante la formación del Sistema Solar? Los objetos más antiguos del Sistema Solar encontrados son los meteoritos de los cuales hay una amplia variedad. qué información nos pueden proporcionar los meteoritos?

13 Los meteoritos nos podrán proporcionar alguna información? Recordemos que los objetos más antiguos del Sistema Solar encontrados son los meteoritos de los cuales hay una amplia variedad. Meteorito Allende

14 Meteorita Allende

15 METEORITA ALLENDE LA METEORITA ALLENDE ES LA MÁS ANTIGUA Y ESTUDIADA DEL MUNDO Se ha calculado que tiene una edad de cuatro mil 568 millones de años. Es un vestigio de la química de rocas en su forma más primitiva, pues si se pudiera fundir crearía una Tierra en miniatura. Se han realizado experimentos donde se han fundido estos materiales y se han obtenido proporciones semejantes a las de un núcleo de fierro, níquel, un manto de magnesio, silicio, hierro y una corteza donde se concentran elementos ligeros. Si Allende pudiera derretirse daría lugar a una Tierra en miniatura, dado que en apenas 500 mililitros (el volumen de un pedrusco) sintetiza la composición entera del planeta. Por ello, este cuerpo permite tener al mundo entero en medio litro de roca.

16 Pueden darnos algunas «pistas» las rocas más antiguas de la Tierra? En Jack Hills, al oeste de Australia, se puede caminar sobre minerales formados hace unos millones de años, en términos geológicos, un segundo después de la formación del planeta Tierra.

17 Podrá ser útil lo que conocemos de nuestros «vecinos» los planetas Terrestres?

18 Y que nos podría decir Exupery a través del Principito

19 Hipótesis de la Nebulosa

20 Evolución del Sistema Solar a) Los cuerpos del Sistema Solar se formaron a partir de una enorme nube en rotación compuesta de H y He generados durante el Big Bang, otros elementos producidos por las estrellas, y granos de polvo microscópico

21 Evolución del Sistema Solar b) Hace 5000 Ma la nebulosa empezó a contraerse (colapsarse) debido a las interacciones gravitacionales entre las partículas. Al contraerse empezó a rotar más rápidamente, adquiriendo la forma de un disco plano con un núcleo denso y caliente (protosol). El incremento espectacular de T relacionado con el colapso provocó las reacciones termonucleares que llevaron a la formación del Sol

22 Evolución del Sistema Solar c) La formación del Sol marcó el fin del colapso y del calentamiento gravitacional. El material empezó a condensar en pequeñas partículas sólidas

23 Hipótesis de Protoplanetas Gran nube de gas comienza a condensarse. La mayor masa se concentra al centro, la turbulencia en las partes externas. Los remolinos turbulentos integran la materia, trozos pequeños crecen y chocan entre sí, llegando a ser grandes agregados de gas y trozos sólidos. Protoplanetas, mucho más grande que los planetas presentes, finalmente sufren contracción por su propia gravedad.

24 Representación artística que muestra la colisión de planetesimales controlada por la fuerza de gravedad que formaron los embriones precursores de la Tierra

25 Evolución del Sistema Solar d) Colisiones repetidas provocaron la unión de las partículas en cuerpos más grandes (protoplanetas), que finalmente se convirtieron en planetas

26 SINTESIS

27 El origen del Sistema Solar: la hipótesis de la nebulosa primitiva Los elementos más densos se concentraron cerca del Sol (alta T), mientras que la condensación de los elementos volatiles occurrió a mayor distancia (T menor). Planetas interiores, más densos y pequeños (Mercurio, Venus, Tierra, Marte): material rocoso y metálico (Fe, Ni, Si, Mg, Ca, K, Na). Planetas exteriores, más ligeros y grandes (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno): hielos (H 2 O, CO 2, NH 3, CH 4 ) y detritus rocosos y metálicos. Mercurio Venus Marte Tierra Júpiter banda de asteroides Urano Saturno Neptuno

28 Nuestro Sistema Solar

29 Regiones de la Nebulosa de Orion donde nuevos sistemas solares parece que se estan formando Langmuir and Broecker (2012) How to Build a Habitable Planet

30 La Luna Sólo un poco más pequeña que Mercurio. La superficie de la Luna es muy diferente de la superficie de la Tierra. No hay atmósfera, por lo tanto, no hay intemperismo (desgaste). Cómo se formó El satélite de la Tierra?

31 Hipótesis sobre el origen del Sistema Tierra - Luna

32 Teoría del Gran Impacto The Big Thwack Colisión de la Tierra vs Theia Theia en la mitología griega es la madre de la Diosa Lunar Selene Fig. 1.4

33 Algunas consideraciones Se considera que Theia se formó en un punto Lagrange respecto a la Tierra, es decir, aproximadamente en la misma órbita pero 60º por delante (L4) o por detrás (L5). El matemático Lagrange postulo que existen cinco puntos en la órbita terrestre en donde los efectos de la gravedad del planeta se anulan en relación con los del Sol. Dos de los puntos de Lagrange (L4 y L5), situados a 150 millones de kilómetros de la Tierra, son considerados estables y por tanto son zonas con potencial para permitir la ACRECION planetaria con la Tierra

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35 Tal vez en sus silenciosas rocas y cráteres hay muchas narraciones?

36 Por qué es importante conocer el origen del Sistema Solar para entender nuestro planeta? El curso de la evolución inicial de la Tierra estuvo significativamente influenciado por los estados iniciales. En general estas etapas primigenias de la Tierra las conocemos relativamente bien, y nos ayuda a entender y constreñir varios procesos, como su diferenciación

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38 La diferenciación de nuestro Planeta

39 Una Tierra temprana relativamente homogenea

40 La diferenciación inicia Fig. 1.6b

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43 Más interrogantes????? La formación de la primera corteza 4,500 y 4,000 Ma cómo se formó la atmósfera y los oceános?

44 Linea de tiempo para el Sol, Tierra y Luna Extensively modified from D.J. DePaolo, Nature

45 Evolución de la Tierra a través del tiempo y curva de crecimiento de la corteza terrestre *

46 atmósfera Sistema Tierra hidrósfera Geósfera;Tierra sólida biosfera

47 Sistema Tierra Sólida

48 Interacting Earth Systems Fig. 1.8

49 Algunas premisas fundamnetales La Tierra está hecha de material reciclado. La Tierra es tridimensional y la mayor parte de sus características estan ocultos de nuestra vista. Las rocas son el registro que resguarda la historia de la Tierra El Sistema Tierra rocas, oceanos, atmósfera y vida están complejamente interconectados. La Tierra se encuentra en un continuo cambio.

50 Realimentación: negativa/positiva Glaciares + Evaporación-densidad de nubes - Actividad antropogénica +