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Formacion del sistema solar y la tierra



agosto 29, 2022

¿Qué tamaño tiene el sistema solar?

Figura 2.1: Amanecer de la Tierra, 12 de octubre de 2015. La cámara del Orbitador de Reconocimiento Lunar captó imágenes de la superficie lunar con la Tierra de fondo. Fuente: NASA Lunar Reconnaissance Orbiter Science Team (2015) Public Domain. ver fuente

La historia de cómo surgió la Tierra es una contradicción fascinante. Por un lado, muchas cosas tuvieron que salir bien para que la Tierra resultara como lo hizo, y para que la vida se desarrollara. Por otro lado, la formación de planetas similares a la Tierra es una consecuencia totalmente predecible de los procesos físicos y químicos que tienen lugar alrededor de las estrellas. De hecho, ha ocurrido más de una vez.

Este capítulo comienza la historia de la Tierra desde el principio -el mismísimo principio- para explicar por qué, durante miles de millones de años, tuvieron que nacer generaciones de estrellas y luego morir de forma explosiva antes de que la Tierra pudiera existir. El modo en que las estrellas se forman y arden, y afectan a los objetos que las rodean, es fundamental para la historia de la Tierra, al igual que el accidentado entorno en el que la Tierra pasó sus primeros años.

Según la teoría del big bang, el universo surgió violentamente hace 13.800 millones de años. El big bang se describe a menudo como una explosión, pero imaginarlo como una enorme bola de fuego no es exacto. El Big Bang comenzó con una repentina expansión de la energía y el espacio desde un único punto. El tipo de explosión de Hollywood que podría venir a la mente implica la expansión de la materia y la energía dentro del espacio, pero durante el big bang se crearon energía, espacio y materia. En la figura 2.2 la base puntiaguda del «recipiente» del universo representa el big bang. El tiempo avanza subiendo por el diagrama. El vaso se ensancha a medida que avanza el tiempo, reflejando la expansión del universo.

Línea de tiempo del sistema solar

Nuestro sistema solar comenzó a formarse en una concentración de polvo interestelar y gas de hidrógeno. La nube se contrajo por su propia gravedad y nuestro proto-Sol se formó en el centro, rodeado por el disco arremolinado de la nebulosa solar.

La mayoría de las estrellas que se forman en nuestra galaxia, como las de la nebulosa de Orión, están rodeadas de discos de polvo y gas hidrógeno llamados discos circunestelares. Los científicos estudian estos discos para conocer los procesos que ocurrieron hace miles de millones de años en nuestra nebulosa solar. Imagen del telescopio espacial Hubble de la nebulosa de Orión, cortesía de C. R. O’Dell (Universidad de Rice) y la NASA.

En la nebulosa solar, las partículas de polvo y hielo colisionaban y se fusionaban ocasionalmente. A través de esta acreción, estas diminutas partículas formaron cuerpos más grandes que finalmente se convirtieron en planetesimales de hasta unos pocos kilómetros de diámetro. En la parte interior y más caliente de la nebulosa, los planetesimales estaban compuestos de silicatos y metales. En la parte exterior, más fría, el hielo de agua era el componente dominante.

Los planetesimales eran lo suficientemente masivos como para que su gravedad influyera en otros planetesimales. Esto aumentó la frecuencia de las colisiones, haciendo que los cuerpos más grandes crecieran más rápidamente, convirtiéndose finalmente en embriones planetarios. La acreción continuó hasta que sólo quedaron cuatro cuerpos grandes: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.

Cómo se formó el sistema solar

Según la teoría del Big Bang, el universo surgió violentamente hace 13.770 millones de años (figura 3.1.1). El Big Bang se describe a menudo como una explosión, pero imaginarlo como una enorme bola de fuego no es exacto. El Big Bang supuso una expansión repentina de materia, energía y espacio a partir de un único punto. El tipo de explosión de Hollywood que podría venir a la mente implica la expansión de la materia y la energía dentro del espacio, pero durante el Big Bang se creó el propio espacio.

Al principio del Big Bang, el universo era demasiado caliente y denso para ser algo más que un chisporroteo de partículas más pequeñas que los átomos, pero a medida que se expandía, también se enfriaba. Con el tiempo, algunas de las partículas colisionaron y se pegaron. Esas colisiones produjeron el hidrógeno y el helio, los elementos más comunes del universo, junto con una pequeña cantidad de litio. La gravedad hizo que las nubes de estos primeros elementos se fusionaran en estrellas, y fue dentro de estas estrellas donde se formaron elementos más pesados

Nuestro sistema solar comenzó a formarse hace unos 5.000 millones de años, aproximadamente 8.700 millones de años después del Big Bang. Un sistema solar está formado por un conjunto de objetos que orbitan alrededor de una o varias estrellas centrales. Todos los sistemas solares comienzan de la misma manera. Comienzan en una nube de gas y polvo llamada nebulosa. Las nebulosas son algunos de los objetos más bellos que se han fotografiado en el espacio, con colores vibrantes procedentes de los gases y el polvo que contienen, y un brillante centelleo de las numerosas estrellas que se han formado en su interior (figura 3.1.2). El gas está compuesto en gran parte por hidrógeno y helio, y el polvo por diminutos granos minerales, cristales de hielo y partículas orgánicas.

Formación de la Tierra

El análisis del movimiento orbital de la Tierra, la Luna y otros planetas y sus satélites permitió descubrir que todos los cuerpos del Sistema Solar se mueven con la primera velocidad cósmica de sus protoparientes. La velocidad orbital media de cada planeta es igual a la primera velocidad cósmica del Protosun, cuyo radio es igual al semieje mayor de la órbita del planeta. Lo mismo ocurre con los satélites de los planetas.    Todos los planetas pequeños, los cometas, otros cuerpos y el propio Sol siguen esta ley, hallazgo que también ha sido comprobado por las observaciones astronómicas. Las soluciones teóricas basadas en la dinámica de Jacobi explican el proceso de creación y decadencia del sistema, así como la naturaleza de las leyes de Kepler.

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