Fundamentos de Geologa!Semestre 2014-1!

Profesores: Enrique Gonzlez Torres eagtgaia@geologia.unam.mx Roberto Maldonado Villanueva (laboratorio) robertomv@gmail.com

Tema 2: Origen del Sistema Solar

Tema 2: Origen del Sistema Solar y de la Tierra!

Contenido! Teora de la gran explosin Origen del Sistema Solar y de la

Tierra Caractersticas generales del

Sistema Solar Aspectos Generales del procesos de

diferenciacin de la Tierra Abundancia relativa de los elementos

qumicos en la Tierra La Tierra como un Sistema

Observando el pasado!

El Origen del Universo!La teora del Big Bang!

Antes de que se formara el Universo, toda la materia estaba concentrada en un punto de densidad infinita.!Entre 15000 y 12000 Ma esta singularidad explot, lanzando hacia el infinito toda la materia del Universo a velocidades altsimas.!Los restos de la explosin, H y He, empezaron a enfriarse y condensarse, formando las primeras estrellas y galaxias.!En la Va Lctea se form nuestro Sistema Solar.!

El Sistema Solar es el conjunto de cuerpos celestes que sufren de manera apreciable los efectos de la atraccin

gravitacional del Sol!

Origen del Sistema Solar !

A lo largo del tiempo se han realizado obsevaciones sobre el Sistema Solar, por ejemplo:!

1) Todos los planetas giran alrededor del Sol en la misma direccin en rbitas casi circulares.

2) El ngulo entre el eje de rotacin y el plano de la rbita es pequea (excepto Urano).!

3) Todos los planetas (excepto Venus y Urano) rotan en la misma direccin que su revolucin, sus lunas tambin lo hacen.!

Origen del Sistema Solar!4) Cada planeta esta aproximadamente el doble de lejos que

el planeta interior prximo al Sol (la regla de Titus-Bode).!5) Los planetas se dividen en dos grupos:! terrestres (internos): Mercurio, Venus, Tierra, Marte

Mercurio es en su mayora contienen Fe ( = 5.4) ! Jovianos (exteriores): Jpiter, Saturno, Urano, Neptuno.

Jpiter sobre todo gas y de hielo ( = 0.7) Pluton ????!6) Los planetas terrestres en su mayora estn compuestos

de O, Si, Fe, Mg. H & He (tambin son importantes en los planetas Jovianos).!

Podran establecer una teora sobre el origen del Sistema Solar??,

la que ustedes quieran, pero que sea consistente con las observaciones saaladas.!

Propuestas?! Atrs de cada Teora hay mucho trabajo:! Observaciones,! Anlisis,! Discusin!

nunca olvidemos que los conocimientos!cientficos son resultados de un proceso,!!!

En donde podemos encontrar vestigios !de lo sucedido durante la formacin del !Sistema Solar?! Los objetos ms antiguos del Sistema Solar

encontrados son los meteoritos de los cuales hay una amplia variedad.

Para responder la pregunta anterior,!otra pregunta.!

qu informacin nos pueden!proporcionar los meteoritos?!

METEORITA ALLENDE LA METEORITA ALLENDE ES LA MS ANTIGUA Y ESTUDIADA DEL MUNDO Se ha calculado que tiene una edad de cuatro mil 568 millones de aos.

Es un vestigio de la qumica de rocas en su forma ms primitiva, pues si se pudiera fundir creara una Tierra en miniatura. Se han realizado experimentos donde se han fundido estos materiales y se han obtenido proporciones semejantes a las de un ncleo de fierro, nquel, un manto de magnesio, silicio, hierro y una corteza donde se concentran elementos ligeros. Si Allende pudiera derretirse dara lugar a una Tierra en miniatura, dado que en apenas 500 mililitros (el volumen de un pedrusco) sintetiza la composicin entera del planeta. Por ello, este cuerpo permite tener al mundo entero en medio litro de roca.

Meteorita Allende

Hiptesis de la Nebulosa!

Evolucin del Sistema Solar

a) Los cuerpos del Sistema Solar se formaron a partir de una enorme nube en rotacin compuesta de H y He generados durante el Big Bang, otros elementos producidos por las estrellas, y granos de polvo microscpico !

Evolucin del Sistema Solar

b) Hace 5000 Ma la nebulosa empez a contraerse (colapsarse) debido a las interacciones gravitacionales entre las partculas. Al contraerse empez a rotar ms rpidamente, adquiriendo la forma de un disco plano con un ncleo denso y caliente (protosol). El incremento espectacular de T relacionado con el colapso provoc las reacciones termonucleares que llevaron a la formacin del Sol!

Evolucin del Sistema Solar

c) La formacin del Sol marc el fin del colapso y del calentamiento gravitacional. El material empez a condensar en pequeas partculas slidas!

Hiptesis de Protoplanetas !

Gran nube de gas comienza a condensarse.!

La mayor masa se concentra al centro, la turbulencia en las partes externas.!

Los remolinos turbulentos integran la materia, trozos pequeos crecen y chocan entre s, llegando a ser grandes agregados de gas y trozos slidos. !

Protoplanetas, mucho ms grande que los planetas presentes, finalmente sufren contraccin por su propia gravedad.!

Representacin artstica que muestra la colisin de planetesimales controlada por la fuerza de gravedad que formaron los embriones precursores de la Tierra

Evolucin del Sistema Solar

d) Colisiones repetidas provocaron la unin de las partculas en cuerpos ms grandes (protoplanetas) , que finalmente se convirtieron en planetas!

SINTESIS!

El origen del Sistema Solar: la hiptesis de la nebulosa primitiva!

Los elementos ms densos se concentraron cerca del Sol (alta T), mientras que la condensacin de los elementos volatiles occurri a mayor distancia (T menor).!!Planetas interiores, ms densos y pequeos (Mercurio, Venus, Tierra, Marte): material rocoso y metlico (Fe, Ni, Si, Mg, Ca, K, Na).!!Planetas exteriores, ms ligeros y grandes (Jpiter, Saturno, Urano, Neptuno): hielos (H2O, CO2, NH3, CH4) y detritus rocosos y metlicos.!

Neptuno!

Urano!

Saturno!

Jpiter!Marte!

Tierra!

Venus!

Mercurio!

banda de asteroides!

Nuestro Sistema Solar!

La Luna! Slo un poco ms pequea que Mercurio. La superficie de la Luna es muy diferente de la

superficie de la Tierra. No hay atmsfera, por lo tanto, no hay

intemperismo (desgaste).!

Cmo se form!El satlite de la Tierra?!

Formacin de la Luna!

Alfred T. Kamajian Fig. 1.4

Teora del Gran Impacto!The Big Thwack)!

Por qu es importante conocer el origen del Sistema Solar para entender nuestro planeta?!

El curso de la evolucin inicial de la Tierra estuvo significativamente influenciado por los estados iniciales.!

En general estas etapas primigenias de la Tierra las conocemos relativamente bien, y nos ayuda a entender y constreir varios procesos, como su diferenciacin!

La diferenciacin de nuestro Planeta!

Una Tierra temprana relativamente homogenea!

Fig. 1.6b

La diferenciacin inicia!

Diferenciacin del planeta Tierra!

Conforme se acumulaba material para formar la Tierra, el impacto a gran velocidad de los restos de la nebulosa provoc un aumento constante de T y la fusin de los diferentes materiales.!Esto permiti una redistribucin de los materiales con base en su densidad y afinidad qumica, llevando a la diferenciacin del planeta en capas concntricas.!

Victor Goldschmidt!(1888-1947)!

Li Be B F ! O!Na Mg Al Si H Cl Br I!K Ca!Sc Ti!Rb Sr Y Zr Nb!Cs Ba REE Hf U Th!!C P W Ta!

Fe Ni V Cr Mn Zn! Co Ga Sn!

litfilos! N!He Ne Ar Kr Xe!

atmfilos!

Ru Rh Pd!Os Ir Pt Au!

Ge As Se!Mo Sb Te!

Re!

siderfilos!

calcfilos! S!Cu Ag Cd In!Hg Tl Pb Bi!

Fase gaseosa y lquida!Fase silicatada!Fase metlica!

Fase a sulfuros!Ncleo!

Ncleo!Tierra silicatada!Atmsfera, hidrsfera!

Ms interrogantes ?????!

4,500 y 4,000 Ma!

cmo se form la atmsfera y los ocenos?!

La formacin de la primera corteza!

Extensively modified from D.J. DePaolo, Nature

Linea de tiempo para el Sol, Tierra y Luna!

Evolucin de la Tierra a travs del tiempo y curva de crecimiento de la corteza terrestre!

* !

atmsfera! hidrsfera!

Gesfera;Tierra slida! biosfera!

Sistema Tierra!

Sistema Tierra Slida!

Fig. 1.8

Interacting Earth Systems"

Algunas premisas fundamnetales!

La Tierra est hecha de material reciclado.!

La Tierra es tridimensional y la mayor parte de sus caractersticas estan ocultos de nuestra vista.!

Las rocas son el registro que resguarda la historia de la Tierra!!El Sistema Tierra rocas, oceanos, atmsfera y vida estn complejamente interconectados.!

La Tierra se encuentra en un continuo cambio.!!!!!

Realimentacin: negativa/positiva!

Glaciares +!Evaporacin-densidad de nubes -!Actividad antropognica +!

Caractersticas de las cortezas continental y ocenica

Edad de la corteza ocenica!