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Nuestro lugar en el
Universo
En el lugar del Universo …
• A lo largo de la historia del pensamiento han resultado
dominantes las ideas que situaban a la especie humana en el
centro del universo: para ella habría sido creada la Tierra y
todo lo que la rodea. Es lo que se conoce como perspectiva
antropocéntrica.
• Así la para el mundo clásico, la Tierra era el centro del
universo y en torno a ella giraría el Sol, la luna y las estrellas.
Es lo que se conoce como sistema geocéntrico, del que
Ptolomeo fue su principal exponente.
• Los antiguos griegos observaron que las estrellas giraban y lo
hacían en el mismo sentido, manteniendo constantes las
distancias entre ellas. Esto les hizo pensar que se encontraban
fijas a una lejana esfera, la bóveda celeste.
La revolución copernicana
• El modelo geocéntrico permitía explicar la
alternancia de días y noches, así como los
principales movimientos de las estrellas. Pero
se iba complicando demasiado el modelo para
explicar los nuevas observaciones.
• Nicolás Copérnico (1473-1543) fue quien dijo
que la Tierra no ocupaba el centro del
universo, ese lugar correspondía al Sol. Nacía
así el sistema heliocéntrico.
Evidencia a favor del abandono de la
perspectiva antropocéntrica:
• La inmensidad del universo. La estructura del universo ha
resultado ser mucho más compleja. El Sol tampoco ocupa
el centro del universo, es una más entre los millones de
estrellas de nuestra galaxia, la Vía Lactea.
• El descubrimiento del mundo profundo. Hasta hace poco
se creía que la Tierra tenía unos 6000 años, en realidad la
edad de la Tierra son unos 4600 millones de años.
• La evolución biológica. Hasta mediados del siglo XIX, se
consideraba que cada especie biológica había sido creada
tal y como la conocemos en la actualidad. Charles Darwin
en su obra El origen de las especies, mostró que las
especies cambian a lo largo del tiempo, que están
emparentadas unas con otras y que todas ellas, incluida la
nuestra, tienen un origen común.
Una nueva estructura para el sistema
solar
• En agosto de 2006, la Unión Astronómica Internacional (UAI)
aprobó una nueva definición de planeta.
• Planeta: cuerpo que orbita en torno a una estrella cuya masa
es lo suficientemente grande como para tener forma esférica
y haber despejado los alrededores de su órbita.
 Su masa debe ser suficiente para que su forma sea casi esférica. Los
asteroides que son de menos tamaño tienen formas irregulares.
 Debe haber despejado su órbita. Este criterio incorpora los
conocimientos actuales que se tienen sobre la formación de los
planetas.
• Los cuerpos celestes que como Plutón, cumplen la primera
pero no la segunda condición, se llaman planetas enanos.
Composición del sistema solar
El sistema solar está compuesto de:
El Sol.
Planetas.
Planetas enanos.
Satélites.
Cuerpos menores del Sistema Solar.
SOL
• Es la estrella de nuestro sistema solar.
• Debe su energía a las reacciones
termonucleares que se producen en su
núcleo, en donde se alcanza una Tª de 15
millones de grados y en su superficie de
6000 ºC.
• El Sol gira en torno a su eje.
PLANETAS
Son cuerpos celestes que orbitan alrededor del
Sol, cuyas masas son lo suficientemente grandes
para tener forma casi esférica y han despejado
su órbita.
Tenemos:
• Planetas interiores o terrestres.
• Planetas exteriores o gigantes.
• Planetas interiores o terrestres. Incluyen
Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Son los
planteas que se encuentran más cerca al Sol,
tienen un tamaño pequeño, su superficie es
rocosa y tienen una atmósfera gaseosa poco
extensa o inexistente.
• Planetas exteriores o gigantes. Aquí se
incluyen Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.
Son los planetas que se encuentran más
alejados del Sol, tienen un tamaño grande, sus
superficies no son rocosas, y se encuentran en
estado gaseoso o líquido.
Planetas enanos
• Son cuerpos celestes que oribitan alrededor
del Sol y tienen una masa lo suficientemente
grande para adoptar una forma casi esférica,
pero no para haber barrido su órbita.
– Ceres, Plutón y Eris
Satélites
• Son cuerpos celestes que giran alrededor de
los planetas.
• La Luna es el satélite de la Tierra.
• Exceptuando Mercurio y Venus, todos los
planetas tienen satélites.
Cuerpos menores del sistema solar
Según la UAI son todos los cuerpos celestes que
orbitan en torno al Sol y que no son planetas.
• Asteroides. Son cuerpos rocosos menores,
generalmente con forma irregular. La mayoría se
encuentran en el cinturón de asteroides, entre
Marte y Júpiter. Otro grupo importante son los
troyanos.
• Cometas. Son pequeños cuerpos celestes, orbitan
más allá de Neptuno, en el cinturon de Kuiper.
Están constituidos de hielo y partículas de polvo.
La formación del sistema solar
• No resulta nada fácil saber qué ocurrió hace miles de
millones de años para que se originase el sistema solar.
• Para explicar los fenómenos que sucedieron en el
pasado, los científicos elaboran teoría.
• Para que una teoría pueda considerarse científica tiene
que cumplir tres condiciones:
– Debe basarse en hechos, es decir, tiene que estar
fundada.
– Debe explicar esos hechos y observaciones. Toda teoría
tiene como objetivo interpretar los fenómenos que
ocurren, ayudar a entenderlos.
– Deber ser refutable. Tiene que se posible comprobar si no
es correcta, bien realizando experiencias de laboratorio o
bien mediante la recogida de datos y observaciones que
puedan apoyar o no la teoría.
Qué debe explicar una teoría sobre el
origen del sistema solar:
• El Sol y todos los planetas giran en el mismo
sentido. Cuando se dan regularidades, cuando
un hecho se repite, se tiene que pensar que
no es ocurre por casualidad sino que existe
causalidad, es decir, que hay alguna razón
para ello.
• Las órbitas de todos los planetas son elipses
de muy poca excentricidad, es decir, su forma
se aproxima a la de la circunferencia.
• Las órbitas de todos los planetas se sitúan
aproximadamente en el mismo plano,
denominado eclíptica, que coincide con el
plano ecuatorial del Sol.
• Los planetas interiores son pequeños y
densos, mientras que los exteriores son
grandes y ligeros.
• Todos los cuerpos celestes que son rocosos
(planetas interiores, asteroides y satélites)
tienen numerosos cráteres de impacto.
Teoría planetesimal
• Se han formulado diversas teorías sobre el origen del sistema
solar, la más aceptada actualmente es la teoría planetesimal.
• ¿Cómo pueden los científicos elaborar una teoría de algo que
sucedió hace 4600 millones de años?
• Los astrónomos estudian lugares de nuestra galaxia que se
hallan en diversos momentos de evolución y, con estos datos,
componen la secuencia completa.
• Se cuentan con unos “testigos” de las fases iniciales de la
formación del sistema solar: los asteroides y los cometas.
Representan la materia que no se concentró en el Sol ni en los
planetas y satélites, y tienen, por tanto, gran interés científico.
• La teoría planetesimal propone un origen común para todo el
sistema solar.
Formación del sistema solar
1. Nebulosa inicial. Hace unos 4600 millones de
años una nebulosa giratoria de polvo y gas,
cuyas dimensiones eran superiores al sistema
solar comenzó a contraerse.
2. Colapso gravitacional. La contracción o colapso
formó una gran masa central y un disco giratorio
en torno a ella.
3. Formación del protosol. La colisión de las
partículas en la masa central liberó gran
cantidad de calor. Comenzó la fusión nuclear del
hidrógeno, lo que marcará el nacimiento de una
estrella, protosol, en el interior de la nebulosa.
4. Formación de planetesimales. Las partículas de
polvo y gas que formaban el disco giratorio en
torno al protosol siguieron, paralelamente un
proceso de agrupación. Así, inicialmente, se
formaron gránulos de algunos milímetros de
cuyas colisiones y fusiones se originaron cuerpos
mayores, los planetesimales, con tamaños entre
algunos centenares de metros y kilómetros.
5. Formación de protoplanetas. Las colisiones de
los planetesimales y su unión, acreción,
originaría
los
planetas
primitivos
o
protoplanetas.
6. Barrido de la órbita. En virtud de ese proceso de
acreción cada protoplaneta fue despejando su
zona orbital de planetesimales.
El nacimiento de la Tierra y la Luna
• La teoría planetesimal describe el escenario
general en el que debieron formarse los planetas
del sistema solar. Hay, no obstante, algunos datos
más sobre la estructura y composición de nuestro
planeta que deben tenerse en cuenta.
• Así, desde la atmósfera hasta su núcleo, la Tierra
tiene ordenados los materiales siguiendo una
densidad creciente; arriba los más volátiles,
abajo, los más densos.
• ¿Por qué es así?
La formación de la Tierra podría haberse producido
de la siguiente manera:
• Formación de protoplaneta terrestre. La unión o
acreción de planetesimales en el interior del
disco nebular que rodeaba al protosol, habría
originado el protoplaneta terrestre. El aumento
de su campo gravitatorio, a medida que
incrementaba su tamaño, debió favorecer la
acreción de nuevos planetesimales. En la zona
interna del disco nebular los planetesimales más
abundantes estarían constituidos por hierro y
silicatos; sin embargo también habría otros con
mayoría de elementos volátiles en su
composición. La consecuencia de los impactos de
planetesimales sería un aumento de la
temperatura.
• Diferenciación por densidades. La Tierra
primitiva debió estar parcialmente fundida, lo
que favoreció que sus componentes
mayoritarios se distribuyeran de acuerdo con
su densidad. El hierro se desplazó a las zonas
más profundas en un proceso denominado
catástrofe del hierro, el cual propició la
formación
del
núcleo
terrestre.
Simultáneamente, los gases de su interior
escaparon dando lugar a la atmósfera en un
proceso denominado desgasificación del
planeta. Esta diferenciación por densidades
marcó la evolución de la Tierra.
• Enfriamiento de la superficie y formación de
los oceános. El bombardeo de los
planetesimales se redujo a medida que la
Tierra fue despejando su órbita, y comenzó a
enfriarse. Al descender la Tª de las rocas de la
superficie se favoreció la condensación del
vapor de agua, permitiendo que las aguas
ocuparan los relieves más bajos y se formaron
los océanos.
En esta Tierra de 4200 millones de años, ya
había océanos y se daban ya las condiciones
para empezar la vida.
El origen de la Luna
Las investigaciones sobre el origen de la Luna
pretenden discernir si la Luna es hermana o hija de
la Tierra, o si ha sido adoptada por ella.
• Hermana. La Luna se habría formado al mismo
tiempo que la Tierra, en su zona orbital y
siguiendo un proceso paralelo al de nuestro
planeta.
Problemas de esta hipótesis:
 La Luna tiene 100 millones de años menos que la
Tierra.
 Deberían tener las mismas densidades al formarse a
partir de los mismos planetesimales y ambas
presentas densidades distintas, la Tierra de 5,5 g/cm3
y la Luna de 3,3 g/cm3.
• Adoptada. La Luna y la Tierra se habrían
formado simultáneamente, pero la Luna lo
habría hecho en una zona más alejada del Sol
(lo que justificaría su menor densidad) y
posteriormente habría sido capturada por el
campo gravitatorio terrestre, transformándose
en nuestro satélite.
Problema de esta teoría:
 Explica la diferente densidad de los dos cuerpos.
 No explica la diferencia de edad entre la Tierra y
la Luna.
• Hija. La hipótesis más aceptada hoy sostiene que
en los primeros momentos de la existencia de la
Tierra un planeta de tipo terrestre colisiono con
la Tierra.
Parte del astro que impactó junto con los
materiales de la zona impactada, construyó una
nube de residuos que quedó orbitando en torno
a la Tierra. La acreción de estos materiales
originaría la Luna.
La diferencia de densidad entre ambas se explica
aceptando que la Luna se originó a partir de los
materiales de la corteza y del manto, pero no los
del núcleo.
Más allá del sistema solar
• El Sol es una de los más de 100000 millones de
estrellas que hay en nuestra galaxia, la Vía
Láctea.
• Existen unos 80000 millones de galaxias,
generalmente agrupadas en cúmulos de galaxias.
• La Vía Láctea forma parte del cúmulo de Virgo.
• Atendiendo a su forma las galaxias se clasifican
en: espirales, elípticas o irregulares.
• La Vía Láctea es una galaxia espiral.
¿Qué hay en las galaxias?
• Estrellas, acompañadas o no de planetas, satélites y
asteroides. El Sol es una estrella mediana.
La energía generada en una estrella resulta de las
reacciones
termonucleares
que
transforman
hidrógeno en helio. Cuando ha agotado su hidrógeno
comienza a consumir helio, la estrella incrementa su
tamaño y se convierte en una gigante roja. Una vez
agotado el helio, se encoge y se transforma en una
enana blanca.
Si la estrella es más grande que el Sol consumirá su
hidrógeno con mayor rapidez y con mayor luminosidad
que el Sol.
Tras la fase de gigante roja, concluye su vida con una
gran explosión, es lo que se denomina supernova, que
emite enormes cantidades de luz y otras radiaciones,
tras lo cual se apaga definitivamente.
• Nebulosas. Son masas de polvo y gas
interestelar. Se les consideran cunas de
estrellas.
• Materia oscura. Se conocen por sus efectos
gravitatorios sobre otros cercanos.
La materia visible, la que compone las
estrellas, nebulosas y el polvo interestelar,
constituye menos del 10% de la masa total de
la galaxia. El resto se ha denominado materia
oscura y energía oscura y su naturaleza
constituye uno de los grandes misterios que la
ciencia intenta descifrar.
Como empezó todo: El origen del
universo
En 1912, el astrónomo Edwin Hubble observó
que las galaxias se están alejando unas de otras.
De ahí dedujo que el universo se encuentra en
expansión. En consecuencia, si retrocediéramos
en el tiempo, las galaxias se irían aproximando
unas a otras.
La teoría más aceptada sobre el origen del
universo es la del Big Bang o gran explosión.
Las ideas básicas son:
• Tiempo cero. Hubo un momento inicial
denominado tiempo cero, en el que toda la
materia y la energía estaría concentrada en un
punto de densidad infinita llamado superátomo o
átomo primigenio.
• Inflación. Al producirse la gran explosión el
universo multiplicó extraordinariamente su
tamaño. En los instantes iniciales de esta inflación,
no existía la materia como la conocemos, tan solo
partículas
subatómicas
libres
(protones,
neutrones y electrones) y radiación, conocida
como radiación primordial.
• Síntesis primordial de hidrógeno y helio. A
medida que el universo se expandía se
formaron los primeros átomos de hidrógeno
y helio. La radiación primordial continuó su
camino, y aún hoy impregna todo el universo;
es la denominada radiación cósmica.
• Formación de galaxias. 200 millones de años
después se habían formado las primeras
galaxias, con sus nebulosas y estrellas. En ellas
solo había H y He, pero en los núcleos de
aquellas estrellas empezaron a formarse otros
elementos más pesados, ejemplo: carbono.
• Formación de elementos pesados. Algunos de
estos elementos más pesados como el Ca o el
Fe, requerirían las condiciones que
desencadenarían las supernovas, cuyas
explosiones los esparcirían por el universo.
Los elementos que componen nuestro cuerpo,
como el C, O, N, Ca, Fe, etc, se formaron así.
Por eso suele decirse que “somos polvo de
estrellas”
El origen de la vida
• Los fósiles más antiguos que se han hallado
tienen una edad cercana a los 3600 m.a.; puede
sin embargo, que ya existiera la vida con
antelación. Así, se han encontrado indicios de
actividad biológica en rocas de hace 3800 m.a. Si
se confirmasen estos indicios significaría que la
vida en la Tierra se habría originado en algún
momento comprendido entre la formación de los
océanos (quizás hace 4200 m.a.) y hace 3800
m.a.
Aquella Tierra primitiva era diferente a la actual.
• Su atmósfera, protoatmósfera, era muy
diferente de la actual. Tendría gran cantidad
de dióxido de carbono, metano, vapor de
agua; no tendría oxígeno.
• Las radiaciones ultravioletas llegaban hasta la
superficie terrestre. No disponía de la capa
protectora de ozono.
• Se encontraba sometida al bombardeo de
asteroides.
La síntesis prebiótica
El ruso Oparin y el británico Haldane propusieron
independientemente una hipótesis del origen de
la vida en la Tierra:
1. Formación de moléculas orgánicas sencillas.
Los componentes de la atmósfera primitiva,
expuestos a fuertes radiaciones solares y a las
descargas eléctricas de las tormentas,
reaccionarían para originar moléculas
orgánicas como los aminoácidos.
2. Formación de moléculas orgánicas complejas. Las
moléculas orgánicas sencillas se combinarían para
formar otras moléculas más complejas, que se
irían acumulando en los océanos primitivos dando
lugar a la “sopa primordial”.
3. Formación de coacervados. Algunos de los
compuestos de esta sopa primordial se unirían,
originando esferas huecas o coacervados. En el
interior de estos coacervados quedarían
encerradas moléculas, como los ácidos nucleicos,
que podían hacer copias de sí mismas. Serían los
precursores de los primeros organismos.
En 1953, Stanley Miller reprodujo en el
laboratorio las condiciones que supuestamente
se darían en la Tierra primitiva y consiguió que
se formasen compuestos orgánicos sencillos.
Chimeneas hidrotermales submarinas
Existen varias objeciones a la hipótesis de Oparin y
Haldane:
• La atmósfera primitiva sería menos reductora de
lo que supuso Miller, y en estas condiciones
resulta más difícil la formación de compuestos
orgánicos.
• La sopa primordial en el océano primitivo sería
más diluida de lo que se necesita para la formación
de las moléculas orgánicas complejas.
Para superar estas objeciones se han propuesto
diversas alternativas, la más aceptada es la que dice
que:
• Los ambientes más propicios para que se
originase la vida son las chimeneas
hidrotermales o humeros negros. Son lugares
por los que emanan gases volcánicos a 300 ºC, y
pueden encontrarse hoy en los fondos oceánicos.
En ellos proliferan los organismos más primitivos
que se conocen, unas bacterias capaces de
soportar
altas
temperaturas
(bacterias
termófilas)
• Panspermia. La hipótesis de la panspermia
(semilla universal) sostiene que los primeros
organismos, o los compuestos precursores, se
habrían originado fuera de la Tierra y viajarían
hasta aquí en un asteroide o cometa.
Fue sugerida hace 2500 años por el filósofo
Anaxágoras, pero se consideraba pura fantasía.
La panspermia se considera hoy una alternativa
posible debido a dos descubrimientos:
 Un meteorito que cayo y contenía numerosos
compuestos químicos.
 Se
han
encontrado
trazas
de
microorganismos fósiles en un meteorito de
origen marciano.
Aunque explique como empezó la vida en la
Tierra, no explica el origen de la vida.