Ud 2 el sistema solar by Patricia González

UNIDAD DIDÁCTICA 2

EL SISTEMA SOLAR 1

1. ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR 1.1 Nacimiento del Sol Los últimos datos apuntan a que el Sol nació en un cúmulo estelar, es decir, en un enjambre formado por varios miles de estrellas. Esta teoría se apoya en las siguientes pruebas: Algunos granos obtenidos de cometas y meteoritos muy antiguos contienen materiales de composición muy diferente a la normal en el SS. Se formaron en supernovas y se implantaron en cometas y asteroides. La concentración de estos materiales es demasiado alta para proceder de una sola supernova, y además contienen elementos radiactivos que se formaron en supernovas cercanas, pues si no se hubiesen descompuesto antes de llegar a su destino. Estas distancias son las típicas de los cúmulos estelares. 2

Hace unos 4 570 m.a., algunas zonas de una gran nebulosa situada en un brazo de la Vía Láctea comenzaron a contraerse por efecto de la gravedad y a formar glóbulos densos. Aquí, las partículas chocaban con mayor frecuencia, y se elevó su temperatura. Cuando esta superó los 10 millones de grados, comenzó la fusión nuclear y los glóbulos se convirtieron en estrellas. Los más grandes se convirtieron en estrellas gigantes. Su radiación creó frentes de choque que ayudaron al colapso de los glóbulos más pequeños. Así nacieron miles de estrellas enanas o medianas, como el Sol. 3

El Sol recién formado consistía en un disco de gas y polvo en cuyo centro, mucho más denso que el resto, se producía fusión nuclear. Pocos m.a. después, las estrellas gigantes habían consumido todo su hidrógeno y los demás elementos producto de la nucleosíntesis. Explotaron como supernovas e inundaron la nube de elementos pesados, transportados por enérgicas ondas de choque. La desaparición de las estrellas más masivas debilitó la gravedad del cúmulo estelar, que comenzó a dispersarse, y sus estrellas fueron separándose poco a poco. El Sol quedó como una estrella solitaria en el brazo de Perseo de la Vía Láctea. 4

1.2 Formación de los planetas El Sol recién formado emitía un intenso viento solar, un huracán de partículas y radiación. Este viento empujaba a las partículas más ligeras del disco protoplanetario hacia la parte exterior. Comenzó un proceso caótico de choques entre millones de partículas que se unieron y formaron granos minerales, de centímetros; luego planetesimales, de km; y embriones planetarios, de cientos de km. En al parte exterior, estos embriones atrajeron gases y se convirtieron en los primeros planetas gigantes en menos de 10 m. a. 5

En las zonas internas del disco, que estaban limpias de gases por la acción del viento solar, se formaron planetas de roca y metal, en unos 30 m.a. Los violentos choques de los últimos planetesimales hicieron que se fundiera el exterior de los planetas, convirtíendolos en mares de magma de hasta mil km de profundidad. Los choques de los últimos con los planetas gigantes, les hicieron perder a estos velocidad, por lo que Júpiter y Saturno se acercaron al Sol. En su camino, desestabilizaron las órbitas de millones de cuerpos menores, algunos de los cuales cayeron sobre los planetas en el Gran Bombardeo Terminal, mientras que otros fueron expulsados a la periferia y formaron el Cinturón de Kuiper y la Nube de Oort. 6

1.3 Estructura del Sistema Solar El Sistema Solar es la región del espacio sobre la que el Sol tiene atracción de gravedad. Existe una frontera invisible, que es el lugar donde el viento solar y las partículas cargadas dan la vuelta. Todo lo que queda dentro de ese espacio forma parte del Sistema Solar: el Sol, los planetas, los satélites, los planetas enanos, los cuerpos menores, las partículas de polvo estelar, los rayos cósmicos, y todo el espacio interplanetario. 7

- PLANETAS Para que un cuerpo celeste sea considerado planeta debe cumplir las siguientes condiciones: a) Tener suficiente masa para adoptar una forma esférica b) Girar alrededor de una estrella con una órbita elíptica c) Barrer su órbita, es decir, no compartirla con ningún otro cuerpo El SS está formado por 8 planetas, 4 interiores (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y 4 exteriores (Júpiter, Saturno, Neptuno y Urano). 8

- SATÉLITES Cuerpos celestes que orbitan alrededor de un planeta, al que acompaña en su órbita alrededor de su estrella madre.

- PLANETAS ENANOS Cuerpo celeste que cumple todas las condiciones de planeta excepto una: NO BARRE SU ÓRBITA. Comparte órbita con otros cuerpos. Es el caso de PLUTÓN y CERES.

- CUERPOS MENORES Son cuerpos celestes que orbitan entorno al Sol y que no son ni planetas, ni satélites ni planetas enanos. Son: Asteroides: cuerpo rocoso, carbonáceo o metálico más pequeño que un planeta, que gira alrededor del Sol en una órbita interior a la de Neptuno. La mayoría orbita entre Marte y Júpiter, en la región del sistema solar conocida como cinturón de asteroides; otros se acumulan en los puntos de Lagrange de Júpiter, y la mayor parte del resto cruza las órbitas de los planetas. Cometas: cuerpos celestes constituidos por hielo, polvo y rocas que orbitan alrededor del Sol siguiendo diferentes trayectorias elípticas, parabólicas o hiperbólicas. La gran mayoría de estos se encuentran en la llamada nube de Oort, que tiene una forma aproximadamente esférica. Meteoroide: cuerpo menor del sistema solar de, aproximadamente, entre 100 µm hasta 50 m (de diámetro máximo). El límite superior de tamaño, 50 m, se emplea para diferenciarlo de los cometas y de los asteroides, mientras que el límite inferior de tamaño, 100 µm, se emplea para diferenciarlo del polvo cósmico. Un meteorito es un meteoroide que alcanza la superficie de un planeta debido a que no se desintegra por completo en la atmósfera. La luminosidad dejada al desintegrarse se denomina meteoro. 10

- CINTURÓN DE KUIPER Está formado por planetas enanos y cuerpos de hielo orbitando más allá de Neptuno. Es la reserva de los cometas de corto período, es decir, aquellos que no tardan mucho en volver, y que por tanto han sido observados más de una vez. Los planetas no atraparon todas las partículas que giraban en la nube protoplanetaria y formaron así el cinturón de asteroides, el de Kuiper y la nube de Oort. 11

El cinturón de asteroides ocupa el lugar de un planeta que no pudo formarse por culpa de Júpiter, que con su atracción impidió que se uniesen entre sí. La nube de Oort conserva la forma esférica que tenía el glóbulo primitivo antes de transformarse en un disco.

ACTIVIDADES 1) Redacta con tus palabras cรณmo se formรณ el Sistema Solar. 2) Haz un mapa conceptual en el que queden reflejados todos los componentes del Sistema Solar.

1.4 Formación de la Luna Las misiones Apolo trajeron a la Tierra rocas lunares de composición muy distinta a las terrestres. En ellas abundan compuestos con un elevado punto de fusión y escasean los volátiles (de bajos puntos de fusión). Esto se interpreta como que la Luna se formó a partir del impacto de un pequeño planeta contra la Tierra. El impacto lanzó al espacio gran cantidad de residuos a elevado temperatura que no escaparon a la gravedad terrestre y formaron un anillo alrededor de la Tierra, del cual se formó la Luna. 15

2. EXOPLANETAS Se denomina planeta extrasolar o exoplaneta a un planeta que orbita una estrella diferente al Sol y que, por tanto, no pertenece a nuestro Sistema Solar. La mayoría de planetas extrasolares conocidos son gigantes gaseosos igual o más masivos que el planeta Júpiter, con órbitas muy cercanas a su estrella y períodos orbitales muy cortos, también conocidos como Júpiteres calientes. Se cree que esta tendencia de planetas supermasivos es resultado del método actual de detección, que encuentran más fácilmente planetas de este tipo que planetas terrestres más pequeños. 16

En 1995 fue descubierto el primer planeta alrededor de una estrella parecida al Sol, y desde entonces, los astrónomos han amasado una gran colección de exoplanetas: casi 3500 han sido confirmados hasta la fecha. En un nuevo estudio los investigadores han clasificado estos planetas de modo muy parecido a cómo los biólogos identifican nuevas especies animales y con ello han aprendido que la mayoría de los exoplanetas encontrados caen en dos grupos claros de tamaños: los planetas rocosos como la Tierra y grandes minineptunos. 17

ARTÍCULO: Descubrimiento de exoplanetas: los científicos ya han hallado 3.500 ‘tierras’ fuera de nuestro sistema solar La NASA ha anunciado este miércoles el asombroso hallazgo de un sistema solar con siete planetas similares a la Tierra y con condiciones para albergar vida Cuando los astrónomos divisen pequeñas estrellas que titilan a través de sus telescopios, ahora sabrán con certeza que alrededor de algunas de ellas hay mundos no muy distintos al nuestro. El descubrimiento de exoplanetas comenzó en los años 90 y desde entonces se han descubierto alrededor de 3.500 de estas tierras lejanas. El miércoles, un equipo investigador internacional encabezado por holandeses, usando telescopios tanto en la Tierra como en el espacio, anunciaron el descubrimiento de un sistema solar a 40 años luz de distancia con siete planetas del tamaño del nuestro girando en torno a una pequeña estrella. 18

Cada nuevo descubrimiento reafirma que las ideas preconcebidas acerca del universo a nuestro alrededor están hechas para ser refutadas Es posible que los tres planetas más recónditos tengan “regiones limitadas” en las que se den condiciones propicias para la existencia de agua líquida, de acuerdo con el nuevo estudio publicado en la revista Nature y anunciado por la NASA. Los tres siguientes entran de lleno en lo que los astrónomos llaman la zona habitable, donde es más probable que se den las condiciones para la vida, concretamente de temperatura y agua líquida. Esas tenues estrellas, o “estrellas enanas ultrafrías”, tienen un lado positivo. Son débiles, por lo que los planetas que pasen entre ellas y nosotros bloquearán un porcentaje mayor de luz de lo que podrían con estrellas mucho más grandes y brillantes. Eso las hace alrededor de un 80 por ciento más fáciles de detectar que si orbitaran alrededor de una estrella del tamaño del Sol. 19

RecreaciĂłn artĂstica del sistema estelar con siete planetas de masa similar al nuestro (EFE) 20

El hallazgo se suma al anuncio del año pasado del descubrimiento de tres planetas del tamaño de la Tierra que orbitan esta estrella, llamada Trappist-1. El equipo holandés, encabezado por Michaël Gillon, de la Université de Liège, ya descubrió que uno de esos tres planetas es en realidad tres planetas separados. Dos vecinos recién encontrados elevan a siete el total del sistema de Trappist–1, reveló el anuncio de hoy. Los primeros planetas fuera de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas, fueron descubiertos a mediados de los años 90. Desde los primeros hallazgos – planetas del tamaño de Júpiter que orbitan estrellas más cerca de lo que Mercurio gira alrededor del Sol – los astrónomos han tenido que descartar los supuestos de a qué se parece un sistema solar. 21

Si hay siete planetas orbitando un sol cercano, se puede asumir que hay muchos más allá ahí fuera que los científicos aún no han sido capaces de detectar. Desde entonces, se han descubierto alrededor de 3.500 exoplanetas. Si existen alrededor de 200.000 millones de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea, y cada una de ellas tiene al menos un planeta, eso supone miles de millones de posibilidades de que haya planetas parecidos a la Tierra. El surgimiento de los exoplanetas, la degradación de Plutón a “planeta enano” hace una década, y la posibilidad de un Planeta 9 más allá de Neptuno son ejemplos de que, al paso de cada año y con cada nuevo descubrimiento, las ideas preconcebidas acerca del universo a nuestro alrededor están hechas para ser refutadas. 22

2.1 PLANETAS LIBRES El misterio de los planetas sin estrella El universo está poblado por miles de millones de planetas expulsados de sus sistemas solares que vagan solitarios. Durante milenios, los humanos que observaron el cielo pensaron que era un ejemplo de estabilidad y armonía. En las pocas décadas que dura una vida no es fácil intuir las historias de violencia que acompañan a esos puntitos de luz que iluminan la noche. Pero el progreso de la ciencia y la aparición de nuevos instrumentos con los que entrometerse en la vida íntima de las estrellas cambió nuestra visión del universo. Un análisis reciente de las órbitas del Sistema Solar sugiere que en sus orígenes Júpiter avanzó hacia el Sol arrojando contra él a varios planetas rocosos. De los escombros de aquel cataclismo surgió la nueva organización del sistema que hizo posible la aparición de la Tierra. Sucesos como este pueden acabar también con la expulsión de algún planeta de su órbita y ahora sabemos que, debido a eventos similares, existen mundos sin estrella que vagan solitarios por el cosmos. 23

En el año 2000, un equipo liderado por el investigador del Instituto Astrofísico de Canarias Rafael Rebolo publicó en la revista Science el hallazgo de tres planetas gigantes, con entre 5 y 15 veces la masa de Júpiter, que no estaban ligados a ninguna estrella. Estos planetas, situados a 1.000 millones de años luz de la Tierra, eran auténticos recién nacidos, con menos de 5 millones de años de edad. Se trataba de las primeras evidencias de que los planetas errantes podían existir. En 2012, se anunció el descubrimiento de otro planeta vagabundo en una fase más avanzada. Era un objeto entre 4 y 7 veces mayor que Júpiter que flotaba a unos 130 años luz de la Tierra. Desde entonces, telescopios de infrarrojos han permitido detectar unos cuantos planetas sin estrella y se ha llegado a estimar su abundancia en el universo. Hasta ahora, se calculaba que habría dos planetas libres del tamaño de Júpiter por cada estrella común, pero un nuevo estudio liderado por el investigador de la Universidad de Varsovia (Polonia) Przemek Mróz sugiere que este tipo de planetas es mucho menos frecuente. En un artículo que se acaba de presentar en la revista Nature, los autores explican cómo analizaron 2.600 observaciones de efectos de microlente, un fenómeno astronómico que sirve para observar objetos independientemente de la luz que emitan. Sus resultados indican que solo habría un planeta del tamaño de Júpiter flotando libre por el cosmos por cada estrella común. Los autores también señalan que han capturado algunos breves efectos de microlente que indicarían la presencia de planetas del tamaño de la Tierra o algo mayores. Aunque aún no es posible calcular la cantidad de este tipo de planetas que vagan por el cosmos, es posible que sean más abundantes que los gigantes gaseosos. Al ser más ligeros, es más fácil que los tirones gravitatorios de movimientos planetarios inesperados los saquen a empellones de sus órbitas.

Desde que se conoce la presencia de estos mundos, algunos científicos han especulado con la posibilidad de que también en ellos pueda existir vida. En medio de la nada, sin una estrella que lo caliente, uno de estos planetas estaría sometido a las temperaturas del medio interestelar, que se acercan al cero absoluto. Para mantener un calor mínimo que lo hiciese habitable, el planeta debería contar con una capa de hielo de kilómetros de grosor, que mantuviese la temperatura del interior del planeta, o una densa atmósfera de hidrógeno, que se mantiene gaseoso a bajísimas temperaturas. Con esa protección, el mundo vagabundo podría tener lagos y océanos en su superficie en los que la vida tendría alguna posibilidad de prosperar. Eso sí, mirar al cielo en esos mundos con noches eternas no permitiría ver las estrellas que hicieron imaginar a los antiguos un mundo celeste perfectamente armónico. Todo sería oscuridad. 25

Cuando nuestro sistema solar era el único que conocíamos, era fácil fantasear en televisión, en el cine y en nuestra imaginación, que otras estrellas contaban con toda una gama de planetas iguales al nuestro. Lo que revela lo que hoy se da a conocer es que la suposición, aunque sin duda es errónea, no es tan errónea como creíamos. El tamaño de la muestra de exoplanetas aún es demasiado pequeño. Existen varios miles de planetas documentados, en comparación con los muchos cientos de miles de millones de posibilidades. La buena noticia es que el descubrimiento de Trappist-1 tiene una enorme influencia en las probabilidades de encontrar planetas del tamaño de la Tierra en otros lugares. Si hay siete orbitando un sol cercano, se puede asumir que hay muchos más allá ahí fuera que los científicos aún no han sido capaces de detectar. 26

3. ASTROBIOLOGÍA La Astrobiología es una nueva ciencia que surge de la necesidad de investigar el origen, presencia e influencia de la vida en el Universo. Es una rama del conocimiento relativamente reciente, pues su punto de partida se puede situar en 1998, cuando la NASA creó el NASA Astrobiology Institute (NAI). La Astrobiología es, desde su mismo origen, transdisciplinar. Relaciona ciencias tales como la astronomía, la astrofísica, la biología, la química, la geología, la informática, la antropología y la filosofía, entre otras. La esencia del estudio astrobiológico es el análisis de problemas científicos desde el punto de vista de varias disciplinas independientes con sus propios métodos y aproximaciones. Esto es especialmente útil en el caso de fenómenos históricos como la vida, en los que subyacen bases simples como la física y la química que se manifiestan de forma compleja como la biología. 27

3.1 Requisitos necesarios para la vida Además de agua líquida, los científicos plantean los siguientes requisitos para hallar vida: - Situación en la galaxia: los planetas próximos al centro de la galaxia tendrán pocas posibilidades de vida, cerca del agujero negro y con gran densidad de estrellas. - Tipo de estrella: teniendo en cuenta la lentitud de la evolución biológica en la Tierra, son interesantes las estrellas de evolución prolongada, algo más frías que el Sol, pero de vida estable mucho más larga. - Distancia a la estrella: la necesaria para que exista agua líquida. - Masa del planeta: la justa para que se cree una atmósfera de densidad moderada que actúe como regulador térmico. - Composición de la atmósfera: con la cantidad justa de gases de efecto invernadero que calienten el planeta. 28

3.2 Requisitos que favorecen la vida Los anteriores son requisitos imprescindibles para que un planeta albergue vida. Estos que siguen son discutibles y no imprescindibles: - Presencia de planetas gigantes en el sistema: limpiarían el sistema de asteroides peligrosos. - Núcleo fundido parcialmente fundido, metálico y en convección: necesario para que el planeta tenga un campo magnético, que lo protege del viento solar y de rayos cósmicos - Un satélite grande: la Luna impide que el eje de rotación cabecee, algo que haría el clima muy inestable. - Tectónica de placas: movimiento de continentes y cuencas oceánicas estimula la evolución, pues cambia ambientes y climas. 29