Escrito: M.C. Benito Santiago Guerra

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La Formación del Sistema Solar
M.C. Benito Santiago Guerra
Profesor investigador

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El Sistema Solar
El Sistema Solar está formado por el Sol, los planetas y sus satélites que
les acompañan, asteroides, cometas, meteoritos, polvo y gas
interplanetario.

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El Sistema Solar
La frontera entre el Sistema Solar
y el espacio interestelar - llamada
heliopausa - se supone que se
encuentra a 100 UA. Los
cometas, sin embargo, son los
más alejados del Sol; sus órbitas
son muy excéntricas,
extendiéndose hasta 50.000 UA o
más.
El Sol contiene el 99.85% de toda la materia en el Sistema Solar. Los
planetas, que están condensados del mismo material que formó el Sol,
contienen sólo el 0.135% de la masa del sistema. Júpiter contiene más de
dos veces la materia de todos los otros planetas juntos. Los satélites de los
planetas, cometas, asteroides, meteoroides, y el medio interplanetario
constituyen el restante 0.015%.

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Formación del Sistema Solar
En el pasado:
No habia relación entre todos los cuerpos del Sistema Solar
Cuando empezaron a notarse las diferencias, inició lo que se conoce
como planetología comparativa.
Han existido diversas teorías sobre la formación del Sistema Solar,
aunque la que mayor éxito ha tenido es la llamada Teoría Nebular.

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Formación
¿Qué debe cumplir una teoría para explicar la formación del SS?
Explicar el movimiento de los cuerpos celestes
•Todos los planetas orbitan al Sol en la misma dirección
•Todas las orbitas caen en el mismo plano
•Las orbitas son casi circulares
• El Sol rota en la misma dirección en la que orbitan los planetas
Explicar las propiedades de los planetas
•Características de los planetas Terrestres o internos
•Características de los planetas Jovianos o externos
•¿Por qué unos son pequeños y otros son gigantes?
•Composición interna de los planetas

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Formación
Explicar la formación de asteroides y cometas
•Movimiento orbital de los asteroides
•Su posición dentro del SS
•Formación de los cometas
•Su movimiento orbital
•Propiedades generales de los asteroides y cometas
Explicar aspectos muy particulares
•Excentricidad de las orbitas de Plutón y Mercurio
•Eje de rotación de Urano
•Dirección de rotación de Venus
•Satélites grandes: en la Tierra y Plutón

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Formación
Preguntas sobre el origen del sistema solar han surgido desde hace miles
de anos atras.
En 1778 Georges-Louis Leclerc propuso que un cometa gigante choco
contra el Sol, produciendo la eyeccion de un disco de material que despues
se condenso y formo los planetas.
Teorias que involucran fuerzas de marea apoyaban que un encuentro
cercano con una estrella le quito material al Sol, con el cual se formaron los
planetas.
Todas estas teorias tienen diversas dificultades, como por ejemplo de
energia y composicion interna. Ademas de minima probabilidad de un
posible encuentro con otro cuerpo celeste.
Otras teorias sugieren que el Sol acreto material planetario del medio
interestelar, pero no logra explicar la diferente composicion entre el Sol y los
planetas.

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Formación
Las teorias que han tenido mayor exito sugieren que el Sol y los planetas se
formaron simultaneamente. Estas teorias, llamadas nebulares datan desde
mucho tiempo atras. Algunos de los personajes mas importantes que
apoyaban esta teoria estan Rene Descartes (1596-1650) Immanuel Kant
(1724-1804) y Pierre-Simon de Laplace (1749-1827).
Aunque la Teoria Nebular aun tiene muchos problemas por resolver, todo
parece indicar que este modelo es el mas adecuado para explicar la
formacion del Sistema Solar.
La teoria nebular es una teoria evolutiva, la cual describe el desarrollo del
sistema solar a traves de una serie de pasos graduales y naturales en
terminos de principios fisicos.
La teoria nebular se puede ver como un caso particular de la formacion de
estrellas. Actualmente se sabe que las estrellas de baja masa (< 2 masas
solares), como nuestro Sol, se forman via el modelo de acrecion propuesto
por Frank Shu.

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Formación

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Formación
La formacion de los planetas en la teoria nebular se conoce como
modelo de condensacion. De acuerdo con este modelo, los planetas se
formaron en tres etapas.
En la primera etapa, los granos de polvo, en la nebulosa solar (o disco
circunestelar), formaron nucleos densos, los cuales empezaron a
acumular material.
Una vez que se formaron los nucleos densos, estos empezaron a
colisionar unos con otros y algunos nucleos crecieron rapidamente
formando lo que se conoce como planetesimales, los cuales tenian una
gran variedad de tamanos, desde algunos milimetros hasta varios
kilometros.

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Formación

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Formación
En la segunda etapa de la formacion de los planetas, las fuerzas
gravitacionales entre los planetesimales hizo que siguieran colisionando
y fusionandose, formando objetos cada vez mas grandes hasta que casi
todo el material del sistema solar joven se acumulo en unos cuantos
proto-planetas, los cuales eventualmente evolucionaron a los planetas
que conocemos hoy en dia.
Durante la tercera etapa, los protoplanetas empezaron a crecer.
Ademas, los campos gravitacionales intensos provocaron colisiones de
alta velocidad entre planetesimales y protoplanetas. Estas colisiones
hicieron que algunos cuerpos pequenos se fragmentaran en objetos mas
pequenos, los cuales fueron arrastrados por los protoplanetas
provocando una lluvia meteorica intensa.

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Formación

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Planetas Internos y Asteroides
En las regiones internas del sistema solar primitivo, la condensacion de
gas a solido inicio cuando la temperatura promedio alcanzo ~1000K, por
lo cual el medio ambiente era muy caliente para que las particulas de
hielo sobrevivieran.
Muchos de los elementos abundantes mas pesados, p.ej. el silicio, hierro,
magnesio, aluminio, se combinaron con oxigeno para producir una
variedad de materiales rocosos.
Por lo tanto, los planetesimales en el sistema solar primitivo interno
fueron de naturaleza rocosa, los que posteriormente dieron lugar a los
proto-planetas y planetas.
Estos materiales mas pesados tambien se condensaron en granos en el
sistema solar externo. Sin embargo, la abundancia de elementos mas
ligeros en estas partes era mucho mayor que la de elementos pesados,
contrario a lo que habia en las parte interna. AUnque en numeros
absolutos en la parte interna habia menos elementos.

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Planetas Internos y Asteroides
La relativa falta de elemntos rocosos y metalicos disponibles para formar
granos en la parte interna del la nebulosa solar es la principal razon del
porque los planetas terrestres nunca acumularon masas grandes como los
planetas jovianos.
Otro hecho importante es que durante la formacion de los planetas
internos, su temperatura superficial era bastante elevada y su gravedad
baja, factores que impidieron capturar o retener gases de su entorno.
La existencia de agua y elementos ligeros en algunos planetas internos se
piensa que vino en forma de cometas que se formaron en la parte mas
externa del sistema solar.
Se cree que el cinturon de asteroides entre Marte y Jupiter son los restos
de material (planetesimales) de un planeta que no se llego a formar. Esto
debido al enorme campo gravitacional de Jupiter.

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Planetas Internos y Asteroides

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Planetas Jovianos y Asteroides
En la parte media y en las regiones externas del sistema solar primitivo,
mas alla de 5 UA del Sol, la temperatura fua muy baja que permitio la
condensacion de los gases abundantes en forma solida.
A temperarturas menores a unos cuantos cientos de grados kelvin, los
gases se condensaron y los planetesimales que se formaron bajo
condiciones frias, donde predominaban los materiales congelados y de
baja densidad.
Posteriormente, estos fragmentos evolucionaron para formar los nucleos d
elos planetas jovianos. Debido a que mas material se condenso en las
partes externas, la acrecion fue aun mayor, lo que permitio que los
planetas en estas regiones crecieran rapidamente.

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Planetas Jovianos y Asteroides
Con la formacion de los cuatro planetas jovianos, el resto de los
planetesimales fueron atrapados por estos planetas debido a sus intensos
campos gravitacionales.
Y despues de cientos de millones de anos, muchos de estos fragmentos
interplanetarios se fueron a la parte mas externa del sistema solar, lo que
posiblemente dio origen a lo que conocemos como nube de Oort.

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Planetas Jovianos y Asteroides