origen del sistema solar. Reflexiones

1. Dos fuerzasgobiernantodoloque acontece enel Universo,porunaparte
En el BIG-BANG,se generóuna1 fuerza expansiva tal que proporcionóque todoslosobjetos
que enél se encuentranmantenganunavelocidadde alejamientoimparable,sólo
contrarrestadapor la 2 fuerza de gravedad que va a dependerde lamasay la distanciaque en
el universohayaentre lasgalaxias,unidadesdel mismo. Si el Universoestéenexpansiónde
formaindefinida,sufinhallegado,tienelosdíascontados. Y estova a dependerentodo
momentodel (1) tamaño del Universo,a medidaque loscuerposse vanalejando,mayorson
lasdistanciasentre lagalaxiasypor tanto másdébil la(2)fuerzade atracción gravitacional.
Importante determinarlacantidadde materiadel U porque de esodepende el futurodel
mismo.
Si la masa disminuye –sucederálamuerte térmicadel Universo,lasTrasinferioresa -273º C.
Si la cantidadde materiaaumenta,aumentode lamasa – sucederáunnuevoBig-Bang.
Todoslos objetosdel Universoestánenunimparable baile,todosanimadosporun
movimientode Rotaciónsobre símismoy unmovimientode traslaciónalrededorde un
centro,de un eje central
Peroahora noscentramosen nuestro ORIGENDEL SISTEMA SOLAR –
En la Vía láctea, ennuestraGalaxia,enunmomentodeterminadovaa suceder el mayory más
importante acontecimientode lahistoriade nuestroSistemaSolar.
En uno de losbrazos de la Vía Láctea,Brazo de Orión,unanube de gas y polvo, nube
molecular– con un movimientolentode rotacióny por supuestode traslación,que acompaña
a su Galaxiay con una temperaturamuybajava a sufrirun golpe tal que va a despertartodolo
que ahí había.
Antesde seguir,vamosa introducirdos conceptosclavespara explicarlo que va a pasar:
1/ Momento Angular
2/ Viento Solar.
MomentoAngular– explica porquélos planetasgiran en el mismo plano,explica el
movimiento continuo y constantedelos planetasen su órbita.
El Momento angular,en física,esuna fuerza quehace girar a los cuerpos.Dependedela masa
entorno al ejede giro y de la velocidad de giro.Su fórmula esL = I . w = m . r2 . w //

2. L – Momento angular//I – momento deinercia//w-velocidad angular//m- masa//r- radio-
distancia al centro de giro.El momento angularesuna constantedecada planeta.
VIENTOSOLAR– el Sol, las novas,cualquierestrella,emite poruna parte radiaciones (espectro
de radiación solar) y porotraspartículassubatómicas (protones,electrones,neutronesetc)
queviajan a altísimasvelocidades.
El Sol es una estrella de cuartageneración,quieredecir que cuando elSol se formó se habían
sucedido cuatro generacionesdeestrellas.
Cuandose produce la explosiónde la nova o de la supernova,próximaa lanebulosa– nube
molecular-,se generaunapresióntal que hace que las partículasde lanebulosase aproximen
(colapsen- COLAPSOGRAVITATORIO) adquiriendolaformade unaesfera,(disminuyeel radio
de giro,disminuye el tamañode lanebulosa.Se empiezaagirar con mayorrapidez,La materia
se concentra enel centro,la temperaturaaumenta enormemente (lascolisionesentre las
partículas sonenormes).Al mismotiempoque lamateria se concentraenel interiorlaesfera
se aplana formandoundisco.
Ahora “cuestionestopológicas –¿porqué la esfera se aplana? A medida quese forma la esfera
la velocidad de giro aumentaespectacularmenteen el ecuadorrespecto a los polos,la fuerza
centrífuga provoca la formación deun disco alrededordeuna esfera central,como un Saturno
primitivo demateria uniformequese expandeen el ecuador – lo quequiere decir es que se
aplana –
En este DISCOPLANO (explicalaexistenciade laeclíptica) –se producenfenómenosdistintos
enel centro y enla periferia.
En el núcleo,lacontraccióndebidoala fuerzade la gravedad,que esenorme,continua.Como
consecuencialaTEMPERATURA aumentaenormemente hasta que se alcanzael puntode
ignición,lasreaccionestermonucleares,dosátomosde hidrógenooriginanunátomode helio,
de repente un impresionante fogonazode luz.Eneste instante se hizolaluz,el SOLha nacido.
Aumentalavelocidadde girodel sol ytambiéndel disco (recordarque el sentidode giroesal
contrariodel movimientode lasagujasdel reloj)
En el discosuceden 2 fenómenosmuydiferentes:
- 1- Se produce un barrido solar, las radiacionesprocedentesdel sol expulsanhaciael
exteriorlomásligeros,dejandoensusproximidadeslos fragmentosrocosospequeños
y de altas densidades.Enel discoempiezanaaparecer BANDAS DE MATERIA,
desapareciendolauniformidaddel disco.
- 2 - ACRECIÓNotro fenómeno.Laapariciónde un ENJAMBRE METEÓRICO – cantidades
enormesde partículassólidasaaltas velocidades,locasporlavelocidad,empiezana
colisionaralo“loco” a Este fenómenose le llama ACRECIÓN–tambiénllamado
DECANTACIÓNGRAVITATORIA – La acreciónes lacolisiónde fragmentosrocososde
tamañovariable.El choque se produce endiversosángulos,si esfrontal loque ocurre
que losfragmentosestallan,se produce dispersión.Peroimaginemosque se tienen
dos circunstancias,que lacolisiónseaenángulo,se produce entodaslasdireccionesy
que el choque genere enormesfriccionesyque suenergíacinéticase transforme en
calor,Los fragmentossólidosque colisionanaumentansutemperaturahastaalcanzar
la temperaturade fusiónde losmismos,conloque enlugarde dispersiónse produce
la unión,se produce el aumentodel tamañode los fragmentos,se forman

3. planetesimales,que sondel tamañode unasteroide.El enjambre vadisminuyendoy
por acreciónva disminuyendoel númerode fragmentosencadadisco,originando
protoplanetas,apartirde losplanetesimales, que vanenfriándose,amedidaque se
enfrían los materialesdensosse vandepositandoenel centro,el Fe,primermaterial,
elementomásabundante.Asíse formaun núcleode hierro,rodeadode unmanto de
silicatos ypor últimounacorteza.A este fenómenode distribuciónde los materialesse
le llamaDECANTACIÓN GRAVITATORIA.
Las temperaturas enel discoson más elevadasenel interiorydisminuyenhaciael
borde.Porlo tanto,entre lasórbitasactualesde Mercurioy Marte, losprotoplanetas
estáncompuestospormaterialesconelevadastemperaturasde fusión,metales,
hierro,niquel.
El interiorde losplanetas
Las sustanciasque constituyenlosplanetasse dividenentresgruposcomposicionales:
gases,rocas y hielos,enfunciónde suspuntosde fusión.
1. Los gases,el hidrógenoyel helio,sonlosque tienenpuntos de fusiónpróximosal cero
absoluto(-273 °C o 0 Kelvin).
2. Las rocas son principalmente silicatosyhierrometálico,cuyospuntosde fusión
superanlos700 °C.
3. Dentrodel grupode hielosse incluyenel amoniaco(NH3),el metano(CH4),el dióxido
de car-bono(CO2) y el agua (H2O).Tienenpuntosde fusiónintermedios(porejemplo,el
H2O tiene unpuntode fusiónde 0 °C).
Los planetasterrestressondensos,yestánformadosensumayor parte por sustancias
rocosas y metálicas,concantidadesmenoresde gasesyhielos.Losplanetasjovianos,por
otro lado,contienengrandescantidadesde gases(hidrógenoyhelio)yhielos
(fundamentalmenteagua,amoniacoymetano).Estoexplicasusbajasdensidades.Los
planetasexteriorestambiéncontienencantidadessustancialesde materialesrocososy
metálicos,que se concentranensusnúcleos.
¿Por qué los planetas jovianosson mucho más grandes que los planetas terrestres?De
acuerdocon la hipótesisde la nebulosa,losplanetasse formaronapartir de un discode
polvoygasesen rotaciónque rodeabael Sol.El crecimientode losplanetasempezó
cuandofragmentossólidosde materiaempezaronacolisionaryaagruparse.En el sistema
solarinterior,lastemperaturaserantanelevadasque sólolosmetalesylossilicatos
pudieronformargranossólidos.Hacíademasiadocalorcomopara que se formara hieloa
partir del agua,el dióxidode carbonoyel metano.Portanto, losplanetasinteriores
(terrestres) se formaronprincipalmente apartirde sustanciascon unelevadopuntode
fusiónque se encontrabanenlanebulosasolar.Porel contrario,enlaszonasexternasfrías
del SistemaSolar,hacíael frío suficiente comoparaque se formara hielode aguay otras
sustancias.Porconsiguiente,losplanetasexterioresse formaronnosóloapartir de
acumulacionesde fragmentossólidosde metalesysilicatos,sinotambiénapartirde
grandescantidadesde hielo.Al final,losplanetasexteriorescrecieronlosuficiente como
para capturar gravitacionalmente inclusolosgasesmásligeros (hidrógenoyhelio)y
convertirse enplanetas«gigantes».
ORIGEN DE LA TIERRA

4. Formación de la luna
Teoría del gran impacto
Representación artística del impacto gigante que es la hipótesis de cómo se formó la Luna.
La teoría del gran impacto (en inglés Giant impact hypothesis, Big Whack o Big Splash)
es la teoría científica más aceptada para explicar la formación de la Luna, que postula que
se originó como resultado de una colisión entre la joven Tierra y un protoplaneta del
tamaño de Marte, que recibe el nombre de Tea (o Theia)1 u
ocasionalmente Orpheus u Orf

5. Tea
El gran impacto visto desde el polo surterrestre.
Una de las hipótesis plantea que Tea se formó en un punto de Lagrange respecto a la
Tierra, es decir, aproximadamente en la misma órbita pero 60º por delante (L4) o por
detrás (L5).2 Conforme a lo sugerido en 1772 por el matemático Joseph-Louis de
Lagrange, 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 acreción planetaria en
competición con la Tierra. Fue en el punto L4 donde se piensa que Tea comenzó a
formarse en el eón Hadeico.
Cuando el protoplaneta Tea creció hasta un tamaño comparable al de Marte, unos 20 ó 30
millones de años después de su formación, se volvió demasiado masivo para permanecer
de forma estable en una órbita troyana. La fuerza gravitacional impulsaba a Tea fuera del
punto de Lagrange que ocupaba, al mismo tiempo que la fuerza de Coriolis empujaba al

6. protoplaneta de vuelta al mismo. Como consecuencia de ello, su distancia angular a la
Tierra comenzó a fluctuar, hasta que Tea tuvo masa suficiente para escapar de L4
Formación de la Luna
Mientras Tea se encontraba atrapada en la órbita cíclica, la Tierra tuvo tiempo para
diferenciar su estructura en el núcleo y manto que actualmente presenta. Tea también
podría haber desarrollado alguna estratificación durante su estadio en L4. Cuando Tea
creció lo suficiente para escapar del punto de Lagrange, entró en una órbita caótica y la
colisión de ambos planetas se hizo inevitable, dado que ambos planetas ocupaban la
misma órbita. Se piensa que el impacto pudo haber acontecido unos cientos de años
después del escape definitivo. Se ha calculado que esto ocurrió hace 4 533 millones de
años; se cree que Tea impactó la Tierra con un ángulo oblicuo a una velocidad de 40 000
km/h, destruyendo Tea y expulsando la mayor parte del manto de Tea y una fracción
significativa del manto terrestre hacia el espacio, mientras que el núcleo de Tea se hundió
dentro del núcleo terrestre. Ciertos modelos muestran que la colisión entre ambos cuerpos
fue rasante y que Tea quedó en una órbita baja, estando unida con la Tierra por un puente
de materia; posteriormente se alejó hasta varios diámetros terrestres para volver a chocar
con la Tierra y acabar destruido por completo. Las condiciones existentes en el entorno
terrestre tras el impacto fueron muy extremas, con el planeta fundido en su totalidad y
rodeado por una atmósfera de roca vaporizada a 4000 °C que se extendía hasta una
distancia de ocho radios terrestres.
Estimaciones actuales basadas en simulaciones por ordenador de dicho suceso sugieren
que el 2% de la masa original de Tea acabó formando un disco de escombros, la mitad del
cual se fusionó para formar la Luna entre uno y cien años después del impacto.
Independientemente de la rotación e inclinación que tuviera la Tierra antes del impacto,
después de éste, el día habría tenido una duración aproximada de cinco horas y
el ecuador terrestre se habría desplazado más cerca del plano de la órbita lunar.
Es posible, de acuerdo con diversas simulaciones, que se hubieran formado dos satélites a
una distancia de 20 000 kilómetros de la Tierra. Sin embargo, la luna interna acabaría
colisionando de nuevo con nuestro planeta o chocando con la otra 1 000 años después de
su formación. Esta última hipótesis explicaría la diferencia existente entre la cara visible de
la Luna y su cara oculta, proponiendo que la segunda luna habría tenido un diámetro
aproximado de 1 200 kilómetros —más grande que el planeta enano Ceres— y que se
hallaría en uno de los puntos de Lagrange de la órbita lunar de entonces, en el cual
permanecería durante millones de años hasta que su órbita se desestabilizó para acabar
colisionando con la mayor de las lunas en lo que hoy es la cara oculta. Dicha colisión se
habría producido a una velocidad relativamente baja (2-3 km/s), de modo que el objeto
impactante no habría formado un cráter sino que, tras el impacto, su destrucción habría
cubierto con materiales rocosos el hemisferio alcanzado.3
Dificultades

7. Animación que muestra cómo la órbita de Tea dejó de ser estable para acabar impactando con la
Tierra.
A pesar de ser la teoría dominante para explicar el origen de la Luna, existen varios
interrogantes que no han sido resueltos. Entre éstos se incluyen:
 Las relaciones entre los elementos volátiles en la Luna no son consistentes con la
hipótesis del gran impacto. En concreto cabría esperar que la relación entre los
elementos rubidio/cesio fuera mayor en la Luna que en la Tierra, ya que el cesio es
más volátil que el rubidio, pero el resultado es justamente el contrario.5
 No existe evidencia de que en la Tierra haya existido un océano de magma global (una
consecuencia derivada de la hipótesis del gran impacto), y se han encontrado
materiales en el manto terrestre que parecen no haber estado nunca en un océano de
magma.5
 El contenido del 13% de óxido de hierro (FeO) en la Luna (superior al 8% que tiene el
manto terrestre) descarta que el material proto-lunar pueda provenir, excepto en una
parte pequeña, del manto de la Tierra.6
 Si la mayor parte del material proto-lunar proviene del cuerpo impactante, la Luna
debería estar enriquecida en elementos siderófilos, cuando en realidad es deficiente
en ellos.7
 Ciertas simulaciones de la formación de la Luna requieren que la cantidad de
momento angular del sistema Tierra-Luna sea aproximadamente el doble que en la
actualidad. Sin embargo, estas simulaciones no tienen en cuenta la rotación de la
Tierra antes del impacto, por lo que algunos investigadores consideran que esto no es
evidencia suficiente para descartar la hipótesis del gran impacto.89