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La Tierra en el Universo
Dr. Tabaré Gallardo
Departamento de Astronomía
Instituto de Física
Facultad de Ciencias
www.astronomia.edu.uy/depto
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Nuestros átomos…
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Épocas del Universo
Materia-antimateria, partículas y átomos
Galaxias (básicamente H, He)
Estrellas (nuevos elementos: C, O, Fe)
Discos de polvo Planetas (minerales)
Evolución química planetaria
Vida (ADN ?)
Cerebro, Inteligencia y Cultura
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Telescopio espacial Hubble
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Edwin Hubble
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Galaxias
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Diámetro: 100.000 años-luz
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1929: Ley de Hubble
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Significado de la Ley de Hubble: EXPANSIÓN
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Si vamos hacia atrás en el tiempo… Big Bang!
Todo el Universo estaba contenido dentro de un volumen microscópico
Densidad, temperatura y presión enormes
La materia no podría existir en forma de átomos
Instante cero: hace 13.700 millones de años
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Big Bang
No es una explosión EN EL espacio sino una expansión violenta DEL espacio
El espacio se expande entre las galaxias
La masa de las galaxias evita que el espacio que las contiene se expanda
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Observando el pasado
Antigüedad: 2 millones de años
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Miles de millones de años
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Primeros minutos del Universo
Energía materia + antimateria
“Sopa” de quarks y electrones
Quarks protones y neutrones
Núcleos de H y He
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Probando la teoría: LHC
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Hidrógeno y Helio
Predicción: 75% H + 25% He
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Núcleos átomos U
niv
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Radiación Cósmica de Fondo
Es la estructura más lejana y primitiva que podemos observar
Es una imagen del universo a los 380.000 años de edad y a T=3000 K
Como desde entonces el universo ha continuado expandiéndose la temperatura observada de esa radiación debería ser T=3 K
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Espectro de radiación
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Penzias y Wilson: 1965
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Radiación Cósmica de Fondo
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Horizonte v=c (fijo)
Radiación Cósmica
Universo observable (crece)
Horizontes
NUNCA ACCESIBLE
ACCESIBLE EN EL FUTURO
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Constitución del Universo
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Universo
100.000 millones de galaxias
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Estructura en gran escala
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Nuestra galaxia
300.000 millones de estrellas
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Tamaños estelares
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Temperatura sup = 5800 K Temperatura int = 14.000.000 K Presión < 250.000 millones de atm. Equilibrio PESO – PRESION Vida restante: 5000 millones de años
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Estrellas: reactores de fusión
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Futuro del Sol
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Formación de elementos
Núcleo estrella: H He C O Fe Explosión supernova: demás elementos de la
tabla
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Muerte estelar
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www.hubblesite.org
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Medio interestelar enriquecido con “polvo” de estrellas.
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Principales elementos en el polvo: CHON
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Formación estelar
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Formación del Sistema Solar
Hace 4700 millones de años
Nube de gas (H + He) y polvo (restos estelares) que se contrae por gravitación
Se transforma en un disco por rotación
Se forma el Sol en el centro
El disco se enfría y aparecen primeros sólidos
Se inicia la química del disco: primeros minerales
Formación de planetas en disco de polvo
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Formación del Sistema Solar
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Bibliografía Discos protoplanetarios
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Órbitas planetarias
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Evolución orbital planetaria
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Sistema Solar
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Sistemas extrasolares
•Miles descubiertos •Órbitas muy excéntricas •Muy próximos a la estrella •Hot Júpiters, rotación sincrónica •Super Tierras •En estrellas de “alta metalicidad” •Planetas vagabundos (Free Floating)
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Mercurio
Día = 2 años mercurianos ! 100 K < Temperatura < 700 K
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Mercurio
cráteres
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Venus Día = - 117 días terrestres Temperatura media = 750 K Presión = 90 atm. CO2 No hay agua
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Venus
Miles de volcanes inactivos
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Venus Roca sólida y seca (basaltos)
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Agua sólida, líquida y gaseosa
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Marte Volcanes fosilizados Erosión por fluidos Agua en el pasado
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Marte Día = aprox. 1 día terrestre Temperatura media = 220 K Presión < 0.01 atm.
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Marte CO2 sólido y gaseoso
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Marte Dunas
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Marte Dunas cubiertas de CO2
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Marte
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Marte
Capas sedimentarias
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Marte ¿Por qué tan poca agua?
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Europa
Hielo y
océano
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Encelado
Océano congelado Temperatura : 70 K
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Luna Fosilizada desde hace miles de MA Rotación sincrónica por mareas 100 K <Temp < 400 K
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Sin atmósfera: cielo negro
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Asteroide Eros
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Itokawa
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Meteoritos
Fragmentos de asteroides y cometas
Sobreviven al ingreso en la atmósfera
Metálicos, rocosos y carbonosos
Se encontraron aminoácidos
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Ceres(planeta enano)
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Júpiter
H + He Temp.: 110 K
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Io
Volcanes activos
Mareas jovianas
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Europa
hielo
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Mercurio
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Phoebe
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Hyperion
Hiperion
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Iapetus Materia organica
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Encelado
Océano congelado Temperatura : 70 K
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Encelado
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Titán
Temperatura media = 100 K Presión > 1 atm. Criovulcanismo Metano sólido en superficie Lagos de nitrógeno
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Mayores satélites
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Urano y Neptuno CH4 + NH3 Temp: 50 K
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Miranda Superficie reprocesada
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Cinturón de Kuiper
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Nube de Oort
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Autor: Giovanni Presenti Cometas
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Núcleo cometario
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Núcleo cometario
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Cometa Tempel 1
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Impacto Ricos en “hielos”
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Formación planetaria: etapas finales
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Formación de la Luna
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Evolución planetaria: administración del calor interno
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Tierra: renovación superficie y atmósfera
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Reciente formación de corteza oceánica
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Reciclaje de CO2
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Ciclo CO2
Plantas lo absorben y lo fijan al suelo
Pasa al fondo marino
Subducción de placas
Magma volcánico
Sale a la atmósfera a través de volcanes
Las plantas lo absorben
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Tierra Bola de Nieve
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Evolución de la Tierra
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ESTROMATOLITOS: 3500 millones de años
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Vida ADN
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Complejidad creciente
Partículas subatómicas Átomos Moléculas Proteínas (miles de átomos) Virus (ADN, miles de millones de átomos) Células procariotas (sin núcleo diferenciado) Células eucariotas (con núcleo, bacterias) Organismos pluricelulares Plantas Animales (sistema nervioso, cerebro)
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Evolución de la Vida
Surgió “rápidamente”
¿Contribución de meteoritos?
En los océanos (protección UV)
Unicelulares: durante 3000 MA. Extraen CO2 y liberan oxígeno
OXIGENO:
energía y protección UV
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Evolución de la Vida
Pluricelulares y mezcla de ADN: en los últimos 1000 MA
Colonización de la superficie: hace 400 MA
Animales que se alimentan de plantas
Animales que se alimentan de animales
Cerebro: coordinación de información
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Extinciones masivas
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Asteroide de 1km cada 1 millón de años
Catástrofe regional
“Invierno nuclear” durante algunos meses
Frecuencia de impactos actual
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La vida en el Universo
La vida parece surgir rápidamente
Pero evoluciona MUY lentamente al inicio
Una civilización inteligente demora en surgir
¿cuántas deberían existir hoy en condiciones de comunicarse?
Ecuación de Drake
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Ecuación de Drake
N = Nplanetas x fvida x fcivilizacion x fahora
N = 1012 x 0.1 x 0.1 x 100/10.000.000.000
N ~ 100 (???)
¿Por qué aún no las encontramos?
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SETI: Search Extra-Terrestrial Intelligence
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Resumen
Complejidad creciente
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Bibliografía
Big History (Fred Spier)
The Cosmic Perspective
www.hubblesite.org
photojournal.jpl.nasa.gov
www.bighistoryproject.com
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