Sistema solar: Su formación según la teoría planetesimal (evolutiva)
El proceso de formación de las estrellas también es aplicable a nuestro sol:
1: Nebulosa inicial
Hace unos 4600 millones de años, la onda expansiva generada por la explosión de una supernova que marcó la muerte de una estrella gigante originó la compactación de una inmensa nebulosa de gas enriquecida con el polvo cósmico expulsado por la supernova, que comenzó a girar y se transformó en un gigantesco disco que evolucionó contrayéndose.
2: Colapso gravitatorio
La contracción o colapso formó una gran masa en el centro y un disco giratorio en torno a ella.
3: Formación del protosol
La colisión de las partículas de la masa central aumentó la temperatura hasta que, en un determinado momento, comenzó la fusión nuclear del H. En dicha reacción nuclear, el H se transforma en He y se desprende una gran cantidad de energía radiante. Este momento marcará el nacimiento de la estrella, el protosol en el interior de la nebulosa.
4: Formación de planetesimales. Coagulación
Las regiones periféricas del disco se desgajaron y formaron turbulentos remolinos que atraparon el polvo cósmico, los gases y las partículas rocosas. Estas partículas de polvo y gas que formaban el disco giratorio en torno al protosol siguieron un proceso de agrupación. Inicialmente se formaron gránulos de algunos milímetros de cuyas colisiones y fusiones se originaron cuerpos mayores, los planetesimales, con tamaños entre unos centenares de metros y kilómetros.
5: Formación de protoplanetas. Acreción de planetesimales
Las colisiones de los planetesimales y su unión (acreción) originaron los planetas primitivos o protoplanetas.
6: Barrido de la Órbita
En virtud de este proceso de acreción, cada protoplaneta fue despejando su zona orbital de planetesimales. En cada región del disco comenzó a dominar un solo gran protoplaneta, ya que los cuerpos más grandes barrieron los fragmentos más pequeños que encontraban en su órbita al ir chocando con ellos.
Composición del Sistema Solar
El Sol es la única estrella que tiene. Hay muchos sistemas binarios con dos estrellas.
Planetas interiores o terrestres
Mercurio, Venus, La Tierra y Marte. Pequeño tamaño y superficie rocosa.
Planetas exteriores o gigantes
Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Tamaño grande y estado gaseoso y líquido.
Planetas enanos
Ceres, Plutón y Eris. Masa suficiente como para tener forma esférica, pero no para haber barrido su órbita.
Satélites
Pueden ser naturales o artificiales. La Luna (Tierra), Fobos (Marte), Júpiter tiene 63…
Asteroides
Cinturón de asteroides (Ceres) entre Marte y Júpiter, Troyanos en la órbita de Júpiter, Centauros en la órbita de Saturno.
Cinturón de Kuiper
(Eris) Situado más allá de las órbitas de Neptuno y Plutón. Fuente de cometas de corto periodo.
Nube de Oort
En los confines del sistema solar, contiene partículas y polvo cósmico residual de la primitiva nebulosa que dio origen al mismo. En esta zona se forman los cometas de periodo largo.
Debido al principio de la diferenciación gravitatoria ocurrido en la nebulosa que originó el sistema solar, se explica que los materiales más densos se acumularon en el interior de la nube, quedando los más ligeros en el exterior. Así se dividen los planetas en: planetas exteriores (gaseosos y ricos en elementos ligeros) y planetas interiores (sólidos y ricos en elementos pesados). Según esta misma teoría, el núcleo de la Tierra es rico en níquel y hierro; la corteza es rica en elementos ligeros como el silicio; mientras que la atmósfera está formada por los más ligeros de todos.
Formación de la Tierra
Los astrónomos asumen un origen común para el Sol y los planetas hace 4500 millones de años:
1º Formación del protoplaneta terrestre
La unión o acreción de planetesimales en el interior del disco nebular que rodeaba al protosol habría originado el planeta terrestre. El aumento de su campo gravitatorio a medida que incrementaba su tamaño debió de favorecer la acreción de nuevos planetesimales. En la zona interna del disco nebular, los planetesimales más abundantes estarían constituidos por hierro y silicatos (minerales como cuarzo, ortosa, mica y olivino); sin embargo, habría otros con mayoría de elementos volátiles en su composición. La consecuencia de los impactos de los planetesimales sería un aumento de la temperatura.
2º Diferenciación por densidades o gravitatoria
La Tierra primitiva debió de estar parcialmente fundida, lo que favoreció que sus componentes se distribuyeran de acuerdo con su densidad. El hierro se desplazó a las zonas más profundas en un proceso que se ha denominado la “catástrofe del hierro”, el cual propició la formación del núcleo terrestre. Simultáneamente, los gases del interior, entre los que abundaba el vapor de agua, escaparon dando lugar a la atmósfera en un proceso denominado desgasificación del planeta. Esta diferenciación por densidades marcó la evolución de la Tierra; sin ella, puede que no hubiese aparecido la vida.
3º Enfriamiento de la superficie y formación de los océanos
El bombardeo de los planetesimales se redujo a medida que la Tierra fue despejando la órbita y comenzó a enfriarse. Al descender la temperatura de la roca de la superficie, se favoreció la condensación del vapor de agua, permitiendo que las aguas ocuparan los relieves más bajos y formasen los océanos. Esta Tierra de hace 4200 millones de años ya tenía océanos y en ella comenzaban a darse las condiciones para que apareciese la vida; sin embargo, aquella Tierra primitiva era muy diferente a la actual:
- Su atmósfera (protoatmósfera) tendría gran cantidad de dióxido de carbono (componente más abundante en las atmósferas de los planetas más cercanos a la Tierra), metano y vapor de agua. No tendría oxígeno; su presencia en la atmósfera es una aportación de los organismos fotosintéticos y aún tardarían en aparecer.
- Las radiaciones ultravioletas llegaban hasta la superficie terrestre. La atmósfera no disponía de la capa de ozono, ya que este gas se origina a partir del oxígeno.
- Se encontraba sometida al bombardeo de asteroides. Esto le proporcionaba un ambiente poco estable.
La Tierra o Geosfera (Rt: 6370 km)
Las capas terrestres se pueden clasificar por su composición y su estructura:
1º Corteza
Capa más superficial en contacto con la hidrosfera y la atmósfera. Formada fundamentalmente por silicatos. Puede ser:
- Corteza continental: (desde los 35 km hasta los 70 km en grandes cordilleras). No termina en el mar, se extiende bajo los océanos en la denominada plataforma continental, que termina en una pendiente brusca (el talud continental), que cae hacia las profundidades de los océanos. Sus rocas más antiguas tienen 3800 millones de años.
- Corteza oceánica: (7 km) más delgada y con rocas más densas (basálticas) con alto contenido en Fe y Mg. Sus rocas más antiguas no sobrepasan la edad de 180 millones de años.
2º Discontinuidad de Mohorovičić
(profundidad media: 35 km)
3º Manto
Superior, en el que pueden distinguirse dos partes:
- Manto superior rígido: junto con la corteza, forman la litosfera.
- Manto superior no rígido: llamado astenosfera, parcialmente fundido y de comportamiento plástico. – Discontinuidad de los 670 km. – Manto inferior: de rocas más densas que las de la corteza, pero que presentan cierta plasticidad debido a las altas temperaturas (mesosfera).
4º Discontinuidad de Gutenberg
(hasta los 2900 km)
5º Núcleo o Endosfera
Formado por Fe y Ni. Dos partes:
- Núcleo externo: fundido (hasta los 5200 km). – Discontinuidad de Lehmann.
- Núcleo interno: sólido.
Dinámica terrestre
La superficie de la Tierra no es una capa de roca estática que rodea el planeta, sino que está en continua transformación. Existen una serie de fuerzas, aparentemente invisibles, que la someten a continuos cambios (terremotos, erupciones volcánicas, elevación de cordilleras…).
Hipótesis de la deriva continental
Expuesta en 1915 por Alfred Wegener en su libro El origen de los continentes y los océanos, defendía la existencia de un supercontinente hace 200 millones de años, llamado Pangea, del cual surgieron los distintos continentes actuales debido a su separación (deriva/desplazamiento). Su principal enigma fue determinar qué causó el movimiento de los continentes, explicándolo mediante las fuerzas gravitacionales que ejercían el Sol y la Luna sobre estos. Mas dicha hipótesis fue rechazada. Esta teoría se basa en diferentes pruebas:
Geográficas
Sospechó de la existencia de Pangea debido al encaje en común de las plataformas continentales de distintas costas, como la sudamericana y la africana.
Biológicas
Se explican por la existencia de distintos grupos de animales que, distribuidos en continentes distintos, albergan un antecesor común. Se defendió que pudieron atravesar los océanos al ser capaces de aguantar grandes distancias; sin embargo, esto era imposible para especies reptiles o plantas, quienes no pueden desplazarse.
Paleontológicas
Se explican por la aparición de fósiles de una especie distinta en lugares aislados entre sí, como Sudamérica y África, lo que indica que en una época tuvieron que estar unidos dichos lugares.
Geológicas
Se explican por el encaje cronológico y mineral entre cadenas montañosas separadas, como las de Noruega con las del este de Canadá. De igual manera, hay una referencia al clima y es que existen restos glaciares en zonas tropicales o subtropicales como África, en donde hoy en día es imposible la actividad glaciar; al igual que la existencia de yacimientos carboníferos en Europa, teniendo en cuenta que estos derivan de bosques tropicales de helechos, los cuales no podrían desarrollarse en estas zonas septentrionales.
Hipótesis de la expansión del fondo oceánico
Propuesta por Harry Hess, defendía que las corrientes convectivas del manto chocaban con la corteza oceánica, empujándola verticalmente y creando las dorsales oceánicas. Así, la corteza oceánica se desplazaba, mientras que en la dorsal el magma que emerge y se enfría constituía nueva corteza oceánica. Mientras, la corriente del manto, a causa de la densidad, volvía a descender arrastrando a la corteza oceánica en las fosas submarinas. De este modo, la corteza oceánica se renueva constantemente, creándose en las dorsales y destruyéndose en fosas. Esta hipótesis está basada en dos pruebas:
Paleomagnéticas
Durante el proceso de enfriamiento de la lava, los compuestos férricos (imanes: magnetita) adquieren orientación según la dirección del polo norte magnético (como una brújula). Analizando las orientaciones de estos minerales, se demuestra que la corteza oceánica se crea hacia ambos lados de la dorsal, empujando lateralmente a la corteza antigua.
Oceanográficas
Demuestran la existencia de formaciones geológicas submarinas como las dorsales oceánicas, que dividen los océanos y en donde se observa una alta actividad submarina y una depresión central (valle del rift). El análisis de los sedimentos de estas cadenas montañosas submarinas indicaban que su edad era relativamente joven en comparación con los de la corteza continental, demostrando que la oceánica se renueva constantemente.
Teoría de la tectónica de placas
Es la teoría unificada a partir de distintas hipótesis como la deriva continental o la expansión del fondo oceánico. Explica de manera completa aspectos geográficos y geológicos del planeta, además de sus causas:
- La corteza terrestre se divide en 14 placas tectónicas que encajan entre sí como las piezas de un puzzle.
- Estas placas flotan sobre la parte superior del manto (astenosfera) y se mueven, arrastrando a los continentes consigo.
- Están delimitadas por las dorsales oceánicas (donde se crea la corteza), por las fosas (donde se destruye) y por las fallas transformantes (bordes neutros).
- La mayoría de los fenómenos geológicos (volcanes y terremotos) ocurren en el límite de las placas.
El movimiento de las placas se explica según tres modelos:
- Las corrientes de convección ocurren en la astenosfera. El material más caliente (menos denso) asciende, entrando en contacto con la corteza y fluyendo horizontalmente mientras arrastra las placas, hasta que se enfría de nuevo y desciende a capas más profundas.
- Arrastre de las placas: La corteza oceánica recién formada se va enfriando a medida que se aleja de la dorsal, hasta que su densidad es mayor que la de la astenosfera, provocando así su hundimiento.
- Empuje de placas: La gravedad y el empuje de la nueva corteza oceánica que se va formando por detrás de la antigua originan el desplazamiento de esta hacia zonas más profundas del fondo marino.
Los fenómenos geológicos según la teoría de la tectónica de placas
El choque entre placas libera inmensas cantidades de energía de forma súbita (seísmos) o de forma continua, produciendo la deformación de la corteza (orogenia) o fundiendo las capas de roca suprayacentes (vulcanismo). Hay diferentes tipos de límites (bordes) entre placas en función de la dirección en que se mueven dos placas en sus zonas de contacto:
Divergentes (constructivos) <– –>
Se separan, se forma litosfera oceánica continuamente (por esto, los fondos oceánicos son jóvenes). Zonas de gran vulcanismo (magma que escapa por las grietas), esto se puede comprobar en islas oceánicas situadas sobre dorsales (Islandia) o en volcanes continentales asociados a valles de rift (Kilimanjaro), y sismos (grandes masas de rocas que chocan entre sí). Coinciden con las dorsales oceánicas (depresiones con relieve escalonado) y los valles de rift intracontinentales (separan dos placas que forman parte del mismo continente, pueden llegar a convertirse en una dorsal oceánica). El proceso de ruptura continental ocurre en cuatro fases:
- Fase 1: Corrientes ascendentes de material caliente abultan y rompen la corteza terrestre. El material que aflora empuja la corteza antigua hacia ambos lados de la grieta, originando la divergencia.
- Fase 2 o de rift africano: La divergencia genera un valle de rift rodeado de elevaciones que discurren paralelas a cada lado de la grieta. El valle se ensancha hasta romper la antigua corteza continental y se forma nueva corteza oceánica.
- Fase 3 o de mar Rojo: Con el tiempo, el agua inunda el valle, creándose un estrecho mar que separa el continente en el punto en el que antes había estado unido.
- Fase 4 o de océano Atlántico: El estrecho mar se ensancha hasta convertirse en un vasto océano.
Convergentes –><–
(destructivos) colisionan, se destruye litosfera. Zonas de subducción de la litosfera oceánica con gran actividad sísmica y volcánica. La convergencia entre las placas puede ser oceánica-oceánica, oceánica-continental o continental-continental. Se destruye corteza al subducir una placa bajo la otra, fundiéndose en la astenosfera (orogenias –> creación de montañas).
Transformantes, neutros
(pasivos o conservativos. Se produce un deslizamiento lateral entre placas que se mueven en la misma direccion peo en sentidos opuestos. En este tipo de bordes llamados fallas transformantes no se forma ni se destruye itosfera, cortan perpendicularmente las dorsales oceanicas desplazando su eje de 50-100km. Zonas de mucha actividad sismica. Son muy abundantes en las dorsales oceanicas pero tambien aparecen en zonas emergidas como la falla de San Andres(San Francisco 1906 arrasada por un seismo).