TEMA 2: EL ORIGEN DEL UNIVERSO

Transcripción

1 TEMA 2: EL ORIGEN DEL UNIVERSO TEORÍA DEL BIG BANG (GRAN EXPLOSIÓN) El universo se originó entre hace unos y millones de años. La materia estaba comprimida en una pequeña zona del espacio, concentrada gracias a una atracción gravitatoria. Esta gran cantidad de masa en un espacio tan pequeño era muy inestable, y dio lugar a una gran explosión que provocó una dispersión de toda esta materia, la cual comenzó a agregarse formando los primeros átomos de hidrógeno. Estos átomos se agregaron formando las galaxias. Los átomos de hidrógeno chocaron entre sí formando átomos de helio y otros elementos químicos, liberando una enorme cantidad de energía en forma de luz y calor, dando lugar a las estrellas. El sistema solar se originó hace unos millones de años. EL ORIGEN DE LA TIERRA TEORÍA PLANETESIMAL 1. En una zona de la galaxia se acumuló una nebulosa de gas y polvo, que empezó a girar por atracción entre sus partículas, adquiriendo forma de disco. 2. Muchas partículas chocaron y se agregaron formando bloques sólidos llamados planetesimales. El aumento de tamaño favoreció la agregación de más partículas, hasta que se formaron cuerpos lo suficientemente grandes como para mantenerse estables en sus órbitas. Las distintas distancias de las partículas al Sol se deben a las diferencias entre sus masas, de forma que los menos pesados se localizan más cerca del Sol. 3. El viento solar y los elementos radiactivos que liberaban una gran cantidad de calor permitieron la fusión de los planetas. 4. La Tierra comenzó su evolución. Sus elementos químicos se colocaron según sus densidades, formando el núcleo, el manto y la corteza. 5. El enfriamiento posterior permitió la solidificación de la litosfera y se liberaron gases que formaron la atmósfera primitiva, que quedó retenida gracias a la importante fuerza de gravedad del planeta. ESTRUCTURA DEL UNIVERSO. El Universo está compuesto por las galaxias, unidades básicas del Universo, éstas están formadas por conjuntos de estrellas y nebulosas. Las galaxias. Son enormes agrupaciones de estrellas, gas y polvo. Las galaxias tienen miles de millones de estrellas y nebulosas, inmensas nubes de gas y de polvo, de densidad variable. Las galaxias giran alrededor de su eje. La Vía Láctea es la galaxia en la que se encuentra nuestro Sistema Solar. Para que se forme una galaxia es necesario que una zona del espacio tenga una densidad de materia algo mayor que sus alrededores, atrayendo así la materia que posteriormente se convertirá en estrellas. 1. Los cúmulos de galaxias Las galaxias también se agrupan a su vez para formar estructuras aún mayores llamadas cúmulos galácticos. En los cúmulos de galaxias, las galaxias elípticas se suelen situar hacia el centro, mientras que las espirales y las irregulares están más cerca de los bordes. La Vía Láctea se encuentra situada en el cúmulo de galaxias llamado Grupo Local, que también engloba a la galaxia de Andrómeda, a las Nubes de Magallanes y varias decenas de galaxias más. Las galaxias de un cúmulo se mantienen unidas gravitacionalmente. A su vez, los cúmulos de galaxias pueden agruparse en supercúmulos para formar estructuras aún mayores. Nuestro Grupo Local pertenece al supercúmulo de Virgo. Entre unos cúmulos de galaxias y otros hay grandes regiones del espacio completamente vacías. 1

2 2. Las galaxias activas Se conoce con el nombre de galaxias activas una serie de objetos celestes que emiten una enorme cantidad de energía. Algunos ejemplos de galaxias activas son los cuásares y las radiogalaxias. - Los cuásares son galaxias que emiten una gran cantidad de energía en forma de luz, radiación ultravioleta, ondas de radio, etc. Estos objetos son los más lejanos del universo que se conocen. Pueden ser óptica o radioeléctricamente observables. Son fuentes cuya la radiación está desplazada extraordinariamente hacia el rojo. Los cuásares se alejan de nosotros a velocidades cercanas a la de la luz. Al ser la velocidad proporcional a su distancia, obtenemos que éstos deban estar en los confines del Universo observable. - Las radiogalaxias son galaxias que emiten una gran cantidad de radiación en forma de ondas de radio. Están mucho más cerca de la Tierra que los cuásares. Púlsares. Son fuentes de ondas de radio y, en algunos casos, también de la luz visible y de rayos X, que pulsan a intervalos que van desde unos pocos segundos a una pequeña fracción de segundo. Los astrónomos creen que un púlsar es un conjunto de estrellas de neutrones en rápida rotación, cuyas radiaciones son emitidas en un estrecho haz, que barre el espacio como la luz de un faro a medida que la estrella gira sobre sí misma. Cada vez que el haz apunta hacia la Tierra, es posible detectar una pulsación. Los asteroides. Estos astros proceden de planetesimales que no llegaron a integrarse en ningún planeta y quedaron girando alrededor del Sol. Los cometas. Tienen el mismo origen que los asteroides y su forma característica los convierte en astros muy populares. Están compuestos por una mezcla congelada de agua, amoniaco, y dióxido de carbono, junto con partículas sólidas de polvo. Los cometas describen una órbita muy elíptica alrededor del Sol, de modo que, cuando pasan muy cerca de él, el calor hace que parte de sus componentes se convierta en gas, y se desprendan partículas de polvo. Cuando el cometa se aleja 2

3 del Sol, se va enfriando y se convierte de nuevo en un cuerpo sólido. Los meteoritos. Son fragmentos procedentes de asteroides o cometas que caen sobre la superficie de los planetas o de otros astros. Las estrellas. Las estrellas son cuerpos celestes gaseosos de grandes dimensiones en cuyo interior se producen reacciones nucleares que provocan la emisión de una gran cantidad de energía al espacio interior. Las estrellas tienen un núcleo donde se producen las reacciones nucleares. Estas reacciones nucleares son la causa de la emisión estelar de luz y calor. -Tipos: Según su temperatura externa, se distinguen estrellas de varios colores, desde al azul (las más calientes) y el rojo (las menos calientes) Según su tamaño, las hay desde gigantes hasta enanas. ESTRUCTURA INTERNA DE LA TIERRA Las estrellas no aparecen solas en el firmamento, sino que a menudo se encuentran agrupadas formando sistemas dobles y cúmulos estelares. Las estrellas nacen a partir de resto de gases interestelares que se van agrupando. La masa se va concentrando y calentando hasta que llega un momento en el que la temperatura del interior es suficiente como parta que se inicien reacciones nucleares que transforman el hidrógeno en helio. 1. MODELO GEOQUÍMICO Se basa en el estudio de las ondas sísmicas. Cuando hay un cambio brusco en la velocidad y dirección de estas ondas significa que varía la naturaleza o el estado físico de los materiales. Esta área recibe el nombre de discontinuidad sísmica. Existen dos discontinuidades: Discontinuidad de Mohorovicic: Separa la corteza terrestre del manto. Discontinuidad de Gutenberg: Separa el manto del núcleo. 2. MODELO DINÁMICO Divide la Tierra en tres zonas: Litosfera Mesosfera Endosfera 3

4 EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LAS TEORÍAS OROGÉNICAS 1. MODELOS OROGÉNICOS FIJISTAS Presentan los continentes en la misma situación geográfica durante toda la historia de la Tierra. 2. MODELOS OROGÉNICOS MOVILISTAS Explican el origen de las cordilleras a partir de grandes esfuerzos compresivos, como consecuencia de movimientos horizontales de grandes bloques de la superficie terrestre LA DERIVA CONTINENTAL 2.2. LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN 2.3. LA TECTÓNICA DE PLACAS 2.1. LA DERIVA CONTINENTAL - En el siglo XVII, algunos investigadores observaron que las costas del océano Atlántico correspondientes a África y América del Sur encajaban perfectamente entre sí. Se empezó a especular acerca del movimiento de los continentes a partir de la fragmentación de un supercontinente primitivo. - Alfred Wegener, a principios del siglo XX reunió pruebas que justificaban que los continentes que en la actualidad se encuentran separados, en el pasado estaban unidos. En 1915 publicó El Origen de los Continentes y Océanos, donde afirma que las cordilleras son estructuras formadas por el movimiento y choque posterior de los continentes a lo largo de la historia de la Tierra. Denominó este fenómeno como deriva continental. Pruebas de la deriva continental: Wegener se apoyó en una serie de pruebas para demostrar su teoría: Pruebas paleontológicas: - La flora y fauna de finales del Carbonífero fueron muy semejantes en Sudamérica, Sur de África y Australia. Son zonas que actualmente están muy separadas entre sí. - Observó que en los sedimentos del Pérmico, únicamente en Sudamérica y África aparecían fósiles de un reptil llamado Mesosaurus. Si hubiera sido capaz de nadar y cruzar el Atlántico, sus fósiles aparecerían en un área mucho más amplia. Pruebas geológicas y geográficas: En las orillas del Atlántico hay también una relación entre sus formaciones geológicas. Ejemplo: Los Apalaches, Escocia y Escandinavia forman una franja continua de rocas de edades y naturaleza semejantes. Se deduce que América de Norte y Europa estaban unidas en esta zona. Pruebas paleoclimáticas: 4

5 La presencia de tillitas (rocas sedimentarias de origen glaciar) en África, Sudamérica, India y Australia demuestra que estuvieron unidos en una zona cercana al Polo Sur. Postulados de la Deriva Continental Con las pruebas de las que disponía, Wegener Propuso lo siguiente: Al final del Carbonífero todas las zonas de tierra que se elevaban por encima del nivel del mar estaban unidas en un continente único llamado Pangea. Los continentes se desplazan deslizándose sobre el suelo oceánico, con lo que Pangea se divide en varios fragmentos continentales. Los continentes, al moverse, chocan con los materiales que se localizan en sus márgenes, produciendo pliegues y originando cordilleras. En su desplazamiento se desprenden fragmentos que darán lugar a grupos de islas. Los continentes se desplazan hacia el Ecuador, fenómeno denominado fuga de los polos, debido a la acción de las fuerzas centrífugas que se originan por el movimiento de rotación que experimenta la Tierra, y hacia el Oeste, debido a la fuerza de atracción gravitacional del Sol y de la Luna. Críticas a la Deriva Continental Con esta teoría, Wegener no fue capaz de explicar adecuadamente el origen del movimiento de los continentes. La fuerza centrífuga debida a la rotación es mucho más pequeña que la fuerza de la gravedad, por lo que no es posible que pueda originar el movimiento de los continentes. Si los continentes se deslizan suavemente sobre los fondos oceánicos, no puede explicarse la deformación de sus zonas frontales, que es la causa de las orogenias costeras, la sismicidad (terremotos) o el vulcanismo asociado a los bordes continentales LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN - La teoría de la deriva continental no era capaz de explicar eficazmente el movimiento de los continentes. - Arthur Holmes demostró que el movimiento continental era debido a las corrientes de convección originadas por la transmisión de calor del manto terrestre. - Esta hipótesis se demostró con estudios de las dorsales oceánicas y la expansión de los fondos oceánicos LA TECTÓNICA DE PLACAS Integra diversas teorías, como la deriva continental, la expansión del fondo oceánico y el análisis de la distribución de terremotos y volcanes para explicar la dinámica terrestre. Considera que la litosfera (capa que constituye la parte sólida externa de la Tierra) se encuentra dividida en placas litosféricas. La expansión del fondo oceánico Los oceanógrafos pudieron cartografiar los fondos oceánicos gracias a los sónares. Se descubrieron las siguientes estructuras: Dorsales oceánicas: Son largas cordilleras que se elevan 2000 ó 3000 m sobre la llanura abisal. Poseen una hendidura central dispuesta longitudinalmente, de unos 1500 m de profundidad que recibe el nombre de Rift. Aquí tienen lugar movimientos sísmicos y hay un flujo térmico elevado. Volcanes submarinos: En el fondo oceánico aparecen grietas por las que salen materiales incandescentes, los cuales, al salir a la superficie forman islas volcánicas. Guyots: Son montes submarinos que tienen la cima plana y que están erosionados por la erosión. Fosas oceánicas: Son zonas muy estrechas de gran profundidad, pudiendo alcanzar los m bajo el nivel del mar. Normalmente se asocian a bordes continentales o a islas volcánicas. Son zonas donde son frecuentes los terremotos. Hipótesis de la expansión del fondo oceánico Los estudios oceanográficos desarrollados en la primera mitad del siglo XX demostraron lo siguiente: La capa de sedimentos depositada en los océanos tiene poco espesor. Esta capa es más fina cuanto más alejada esté del continente. Las rocas de los fondos oceánicos son más jóvenes que las de los continentes, y las más antiguas no superan los 200 millones de años. Por sondeos se ha demostrado que son más antiguas cuanto más alejadas se encuentren de las dorsales. Los polos magnéticos de la Tierra se han invertido varias veces, y las inversiones quedaron registradas en las rocas del fondo oceánico. Quedan restos donde las rocas se orientan alternativamente en dos sentidos. Estos datos apoyan la hipótesis de la expansión del fondo oceánico, según la cual, el material fundido de las zonas profundas del planeta asciende por medio de corrientes de convección a través de los rifts de las dorsales. La nueva corteza oceánica desplaza a la antigua y la consecuencia es la creación de los océanos. 5

6 Es necesario que exista un proceso compensador que mantenga constante la relación entre zonas oceánicas y continentales. Este proceso destructivo ocurre en los márgenes de los continentes. Distribución de volcanes y terremotos Al representar los epicentros de terremotos en un mapa, se observa que se localizan en unas bandas estrechas llamadas cinturones sísmicos, en las que se localizan la mayor parte de los volcanes. Las placas litosféricas La distribución de los volcanes y terremotos en la Tierra demuestra que la superficie terrestre es una capa rígida llamada litosfera que está fragmentada en una serie de placas litosféricas, cuyos límites coinciden con las líneas de inestabilidad que indican los mapas. Actualmente se aceptan ocho placas litosféricas principales: pacífica, norteamericana, sudamericana, euroasiática, africana, indoaustraliana, antártica y de Nazca. Límites de placas litosféricas Son zonas de contacto entre las placas, y se clasifican según el tipo de movimiento que haya entre ellas. Bordes constructivos Las dos placas litosféricas se separan y aparecen fallas y terremotos. Estas roturas hacen disminuir la presión del magma presente en las capas internas, el cual aflora a la superficie en forma de erupciones volcánicas. Este material va a formar el nuevo fondo oceánico, y se acumula originando dorsales oceánicas. Bordes pasivos Las placas se deslizan horizontalmente a lo largo de fallas transformantes. En estas zonas son frecuentes los terremotos cerca de su superficie. En ellas no se crea ni se destruye litosfera. 6

7 Bordes destructivos El suelo oceánico formado en las dorsales se destruye al incorporarse a la mesosfera en las zonas de subducción. La placa oceánica se introduce bajo una placa continental. Se va a originar una fosa oceánica. CAUSAS DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS LITOSFÉRICAS En el interior de la Tierra hay temperaturas muy elevadas, debidas a la energía residual del proceso de formación del planeta y a la energía de desintegración de los elementos radiactivos. Las corrientes de convección La diferencia de temperatura entre las distintas capas del planeta provoca movimientos ascendentes y descendentes que dan lugar a las corrientes de convección. Las columnas de material caliente surgen del límite entre el manto y el núcleo, zona llamada nivel D y ascienden hasta zonas cercanas a la superficie. La subducción tendrá lugar hasta este mismo límite, donde volverán a ascender, cerrando el ciclo de corrientes de convección. es.sco.png 7