“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEMOCRÁTICA”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

PIURA

FACULTAD DE MEDICINA HUMANA

CURSO: ESTRUCTURA FUNCION CELULAR Y

TISULAR I

DOCENTE: DRA. VIOLETA MORIN

CICLO: II-2006

INTEGRANTES: Alvarado Zapata Dremy

Ancajima More Edgar Joel

PIURA - PERÚ

1. Origen Del Universo Se trata de un acontecimiento postulado por la teoría cosmológica generalmente aceptada. Los astrónomos están convencidos en su gran mayoría de que el Universo surgió en un instante definido, entre 12.000 y 20.000 millones de años antes del momento actual. Los primeros indicios de este hecho provinieron del descubrimiento por parte del astrónomo estadounidense Edwin Hubble, en la década de 1920, de que el Universo se está expandiendo y los cúmulos de galaxias se alejan entre sí. La teoría de la relatividad general propuesta por Albert Einstein también predice esta expansión. Si los componentes del Universo se están separando, esto significa que en el pasado estaban más cerca, y retrocediendo lo suficiente en el tiempo se llega a la conclusión de que todo salió de un único punto matemático (lo que se denomina una singularidad), en una bola de fuego conocida como Gran Explosión o Big Bang. El descubrimiento en la década de 1960 de la radiación de fondo cósmica, interpretada como un ‘eco’ del Big Bang, fue considerado una confirmación de esta idea y una prueba de que el Universo tuvo un origen.

1.1 Enfoque Religioso

A. En el Perú antiguo, Wiracocha “El Hacedor”En los primeros tiempos, todo estaba vacío y oscuro. El hacedor Kon Ticsi Viracocha, entonces, creó el cielo, la tierra y los primeros seres que la habitaron. La tierra se pobló de inmensos animales y primitivos hombres que vivían vagando sin armonía ni orden en la oscuridad. Por esto, dicen, de la laguna Collasuyo surge otra vez Con Ticsi Viracocha acompañado de otros personajes semidivinos. Y como la gente que él creara al principio había hechos ciertos desvaríos, con gran enojo, la convirtió en piedras. Entonces, de repente, hizo el sol y el día y mandó que aquél anduviese por el curso que anda. Luego formó las estrellas y la luna. De las mismas piedras como modelos forjó cierto número de gente: un principal que gobernara y señoreara y muchas mujeres encinta y también otras ya con sus hijos. Y, luego, les dijo a sus acompañantes:"Estos se llamarán los tales y saldrán de tal fuente, en tal provincia , allí poblarán y allí serán aumentados, esos otros saldrán de tal cueva, se nombrarán así y poblarán tales provincias y así, de acuerdo a estos modelos, han de salir de las fuentes, ríos y cuevas que ós dicho". , señalando hacía donde el sol sale, dirigiéndose a sus acompañantes, añadió: "Iréis todos vosotros por aquellas partes, dividiéndoles y señalándoles el derecho que deben llevar para mejor convivir". Obedecieron sus enviados y se partieron los hombres modelo dejando sólo dos en compañía de dios. Luego, más tarde, después de cumplir con el mandato, se volvieron a reunir con el dios Con Ticsi Viracocha y se fueron caminando sobre las espumas del lago.

B. El Catolicismo, La Biblia “Génesis”Es el libro del Comienzo de todos los comienzos: del comienzo del mundo, del hombre y de las familias de donde surgió el pueblo de Israel. Pero el enfoque que da a estos comienzos no es científico, sino religioso y espiritual. Tiene dos partes fácilmente identificables: *La primera trata del mundo que Dios hizo, perfecto, lleno de simetría y belleza, obra propia de un gran arquitecto y admirable artista; y del hombre que creó, sexuado y con el poder de dar vida

C.El Corán, “Creación De La Nada”La astronomía moderna, observacional y teórica, claramente indica que en algún punto del tiempo, todo el universo no era más que una nube de humo. (i.e. una composición opaca, altamente densa, gaseosa y caliente).1  Este es uno de los indisputados principios

de la astronomía moderna estándar. Los científicos pueden observar ahora nuevas estrellas que se están formando de los restos de aquel "humo".Las luminosas estrellas que vemos en la noche se encontraban, así como todo el universo, en aquel "humo". Dios dijo en el Corán:“Luego dirigió (su voluntad) al cielo, que era humo...” (Corán, 41:11)Debido a que la Tierra y los cielos (el sol, la luna, las estrellas, planetas, galaxias, etc.), fueron formados de este mismo "humo", concluimos que la Tierra y los cielos eran una sola entidad conectada. Después de este "humo" homogéneo estos se formaron o separaron uno del otro. Dios dijo en el Corán:“¿Es que no ven los que se niegan a creer que los cielos y la tierra estaban juntos y los separamos?...” (Corán, 21:30)El profesor Alfred Kroner es uno de los geólogos más conocidos del mundo. Es catedrático del Departamento de Geociencias de la Universidad de Mainz, Mainz, Alemania. Él dijo: "Al pensar en la procedencia de Muhammad pienso que es casi imposible que él haya sabido cosas como el origen común del universo, puesto que los científicos han descubierto apenas hace pocos años, con la ayuda de muy complejos y avanzados métodos tecnológicos, que eso es así." También dijo: "Alguien que no haya sabido nada de física nuclear, hace 1400 años, no puede, creo yo, estar en posición de deducir por sí mismo, por ejemplo: que la tierra y los cielos tuvieron el mismo origen."

 EL UNIVERSO AUTOCONTENIDO

Propuesto por Hawking. Se basa en la teoría de la relatividad de Einstein en la que se plantea una dimensión adicional: el espacio-tiempo. Esta dimensión es finita, tiene fin, pero sus límites, bordes o fronteras no son delimitables; por lo que estaríamos determinando que el Universo es eterno. Toda la evidencia que actualmente dispone la ciencia sobre el Big Bang indica que el Universo tiene un inicio definido. Las preguntas: ¿de dónde procede el Universo?, ¿qué existía antes de que comenzara?, ¿de dónde vino la energía que origina el Big Bang?, no tienen una respuesta que pueda ser dada por la ciencia y darla en este momento trasciende su capacidad, quedando la discusión en el plano metafísico. De allí las discusiones sobre si el Universo es creación de la nada (creatio ex nihilo) o una creación continua. De todas formas, la ciencia ha compatibilizado con la Iglesia Católica en el sentido que ha existido una creación. No existe, actualmente al parecer, discusión entre ellas en este aspecto.

EL TEÍSMO Y LA TEORÍA CUÁNTICA

Se denomina teísmo a la posición que cree en la, existencia de un creador del Universo que además esta presente en cada momento de la existencia del Universo comprometido con su sustento y tutela. Se diferencia del deísmo, en el sentido de que en esta postura sólo se acepta la existencia del creador del Universo y se niega la interacción del creador con el Universo. La teoría cuántica y la teoría del caos podrían explicar de qué manera el Creador podría sostener el Universo. Entre los años 1890 y 1900 se hicieron varios descubrimientos del todo diferentes de cuanto se conocía previamente: los electrones, los rayos X y la radiactividad. El primer hito de la teoría cuántica acontece en 1900 cuando Max Planck asume que la radiación (ondas) es emitida o absorbida en paquetes de energía, a los que denomino cuántos. En 1905 Einstein reafirmó el concepto de Planck. Ambos fueron los principales actores de la revolución de la física después de la era newtoniana.

Posteriormente Heisenberg, Schrondinger, entre otros redondearon una teoría que, aun al inicio del nuevo milenio, no se termina de difundir ni de entender.

Una de las características de la teoría de los cuántos es que rompe con el mecanicismo del siglo XIX, puesto que a nivel atómico no son eficientes, las leyes naturales, físicas y químicas que hasta ese momento se creían gobernaban al Universo. Esta teoría sostiene que a nivel micro hay otras fuerzas, otras leyes y aún más, que todavía no se terminan de entender. Dicho de otra forma, la física desarrollada por Newton explica el macrocosmos pero no el microcosmos.

Las propiedades de la teoría cuántica que están en relación con la religión son las siguientes:

a) El dualismo partícula–onda: Una de las características de la teoría cuántica es la posibilidad de comportamiento de las partículas atómicas, en especial de los electrones, ya sea como ondas o como partículas, indistintamente; es decir, dos formas de manifestarse de lo mismo. Para algunos fines es útil pensar en las partículas como ondas y en otras como partículas.

b) Principio de incertidumbre: A partir de los conceptos anteriores nace lo que se denomina el principio de incertidumbre o principio de indeterminación introducido por Heinsenberg. Se basa en que no se puede medir simultáneamente la posición y la velocidad del electrón. Se mide una y se determina la probabilidad de la otra. Este concepto es perfectamente explicable con la Paradoja de Schrodinger, en la que coloca un gato en una caja cerrada con un dispositivo radioactivo que tiene la posibilidad de desintegrarse en un 50%. Mientras uno no abra la caja el gato estará vivo y estará muerto. Sólo cuando abramos la caja sabremos la “real” situación del gato, vivo o muerto. Esa es la teoría cuántica, la onda y la partícula. Cuando “identificamos” una forma, la otra “no existe”. Existe la posibilidad de un mundo paralelo, un mundo que no vemos, de tal forma que en todos los experimentos y fenómenos de la naturaleza que se conocen existe un fuerte ligazón con la mente humana; lo que hace que la relación entre mente y materia tenga un rol determinante, relacionando dos misterios: el de la medición de la materia y el de la mente.

c) El concepto de probabilidad (indeterminismo): Con la teoría cuántica no se considera el determinismo en la naturaleza, a diferencia de lo que ocurre en la física newtoniana. Por determinismo se entiende que el comportamiento de un sistema en un tiempo dado está totalmente fijado por las condiciones del sistema en un tiempo anterior y las leyes que le rigen. El Universo de la física clásica, es decir, de la física que se desarrolla a partir de Newton, durante los siglos XVIII y XIX, se caracteriza por su naturaleza totalmente determinista. Los efectos esperados en la teoría cuántica están basados en la probabilidad de que ellos ocurran. Como ejemplo, podemos decir que ni en la teoría ni en la práctica es posible determinar el momento en que un átomo radioactivo se va a desintegrar después de la remoción de la activación en una pila atómica. Todo lo que uno puede determinar es la posibilidad de desintegración en el primer, segundo o tercer minuto. La mecánica cuántica no predice un solo resultado, predice un cierto número de resultados posibles y nos da las probabilidades de cada uno

de ellos. Si se tratara de un grupo de átomos, lo único que uno puede predecir está basado en el promedio de las probabilidades de lo que ocurrirá. Desde el punto de vista teológico, da la posibilidad a una fuerza superior al manejo de las probabilidades y con ello al manejo del azar, de la misma manera que la no existencia de la determinación en la naturaleza. En este sentido Einstein no estuvo de acuerdo y de allí su aserto: “Dios no juega a los dados”.

David Bohm ha planteado una hipótesis: que existirían “variables ocultas” que determinarían el comportamiento de los electrones, con lo que existiría un “determinismo oculto”.

d) Complementariedad: en la teoría cuántica tenemos las dualidades onda/partícula y posición/velocidad, en vista de que tenemos a una de ellas y no a la otra. El principio de complementariedad fue diseñado por Bohr porque las observaciones o experimentos están en relación a sólo una de las partes de cada dualidad, de allí que los conceptos obtenidos analizando una u otra parte de la dualidad no deben ser contradictorios sino complementarios. Dicho de otra manera, la onda y la partícula, la posición y la velocidad hay que entenderlas por separado, pero se debe complementar lo no conocido de una con las características conocidas de la otra.

No localización: (NON LOCALITY), juntos y separados (togetherness in separation); cuando dos cuantos han interactuado ellos retienen un poder de influencia sobre el otro, así este se encuentre “al otro lado de la luna”. Las acciones sobre un cuanto tiene consecuencias en la conducta del otro. Este planteamiento de Einstein en los años 1930, con Boris Podolsky y Nathan Rosen, fue demostrado por John Bell y luego por Alain Aspect con finos experimentos en los años 80. Sus resultados demostraron que es una propiedad de la materia. Se conoce como el Efecto EPR. La consecuencia de este concepto en el entendimiento de la naturaleza nos lleva a descartar el reduccionismo, es decir tratar al todo como a la suma de las partes y más bien centrarnos en el holismo, donde el todo es más que la suma de las partes.

e) La interacción entre el observador y lo observado, aspecto que se relaciona que lo que está sujeto a estudio, lo observado, tiene la influencia del observador, con lo que debemos tener reparos en las conclusiones de los trabajos realizados. Este concepto determina la pérdida de la objetividad, concepto que es inherente al mecanicismo y al positivismo. Los aportes de la teoría cuántica a la manera de comprender la naturaleza son importantes. Se anula el concepto de que las teorías científicas constituyen descripciones literales de la naturaleza. Desde el punto de vista religioso da pie al indeterminismo en la naturaleza y con ello a la presencia de una acción superior que pueda controlar las acciones dentro de la naturaleza, en lo que POLLARD ha llamado Dios controlador de las indeterminaciones. De tal forma que un Ser Supremo actúa sin violar las leyes de la naturaleza, simplemente es un Dios que determina el valor real, entre las probabilidades naturalmente determinadas. De esta manera, Dios no es discernible de una manera científica, y no es una fuerza física o forma mecánica de causalidad. El mérito de este planteamiento es que conjuga los conocimientos de la ciencia con los teológicos. No se puede dejar de mencionar que las religiones orientales, en especial el Tao, pueden ser correctamente interpretadas y comparadas con la física cuántica. Estas se interesan en la sabiduría intuitiva más que en el conocimiento racional. El ying y el yang, la teoría de los opuestos, que no son opuestos, sino dos

formas de presentación de los mismo, y la relación dinámica que hay en estos aparentes extremos del pensamiento taoísta, está muy emparentado con el dualismo onda/partícula de la física cuántica.

LA ACCIÓN DIVINA Y LA TEORÍA DEL CAOS Y DE LOS SISTEMAS COMPLEJOS Así como la teoría cuántica se encarga de conocer e interpretar el microcosmos, el mundo subatómico, la teoría del caos trata de conocer e interpretar los fenómenos complejos y dinámicos del macrocosmos. En años recientes, parte de la comunidad científica en todo el mundo ha comenzado a hablar incesantemente de caos, desorden y aperiodicidad, para explicar muchos fenómenos que se suceden en la naturaleza y en experimentos controlados de laboratorio, que se caracterizan por tener un comportamiento que no puede ser descrito por leyes matemáticas sencillas. La teoría de los sistemas complejos, con relaciones no lineales, trata de predecir el comportamiento sobre la base de conocer exactamente las características del inicio. La mínima variación en la definición de las condiciones iniciales se amplifica exponencialmente, alcanzando proporciones macroscópicas que impiden conocer lo que sucederá a largo plazo. Esta teoría ha servido para establecer límites a nuestra capacidad para predecir comportamientos y por otro lado sirve para comprender muchos fenómenos aleatorios que suceden en varios campos del conocimiento. Las características de la Teoría del Caos con implicancias religiosas son:

a) No lineal: la causa y el efecto no se corresponden. Pequeñas variaciones en el inicio del fenómeno traen consecuencias que no guardan proporción con dichas modificaciones. El mejor ejemplo es el conocido como el efecto mariposa, cuando se afirma que el aleteo de una mariposa en el África puede producir tormentas en Londres o en Nueva York dentro de las tres semanas. La suma de las partes no hace un todo. Podría afirmarse que los resultados de este sistema son muy sensibles a las variaciones iniciales.

b) Formas complejas: que son difícilmente aislables y que dificultan el estudio experimental, quedando todo el análisis ligado a las matemáticas y a los ordenadores. Esto también lo hace diferente a los esquemas de física clásica de Newton que se estudia en sistemas sencillos o simples. Pero además conlleva otros conceptos. La historia completa del Universo y en particular de la vida en la tierra ha sido caracterizada por la firme emergencia de complejidad. La historia se mueve de un cosmos inicial que era tan sólo una bola de energía en expansión a un Universo de estrellas y galaxias y luego, por lo menos en un planeta, de moléculas a organismos unicelulares, a multicelulares y a la vida de tipo humano. Aunque esto ha devenido en millones de años, cuando uno considera el grado de lo intrincado de la estructura generada todo parece haber ocurrido con marcada rapidez. El simple interjuego evolutivo de oportunidades y necesidades ha sido ciertamente una parte de esta historia. Darwin nos dijo algo. En otras palabras, la materia tiende a hacerse más compleja.

c) Existe un orden en el desorden. En los sistemas abiertos o disipativos hay un juego de ingreso y de egreso de energía con el medio que los rodea. Según la segunda ley de la termodinámica la entropía creciente en los sistemas está en relación al desorden, sin embargo en los sistemas que pierden energía, entropía, se mantiene un orden interno. Es lo que se denomina el orden dentro del desorden. El mejor ejemplo lo constituyen los seres vivos. Esta característica de los sistemas complejos está siendo el sustento de una nueva interpretación de la teoría de la evolución.

d) Claridad. Una teoría alternativa, propuesta por Polkinghorne es interpretar principalmente la conducta observada. Así como el principio de incertidumbre de Heisenberg condujo a la mayoría de físicos a creer en la indeterminación del cuanto, la teoría del caos debe estimular la creencia en que la realidad física es más sutil y flexible que la física newtoniana. Polkinghorne propone que hay principios causales que van mas allá que el intercambio de energía entre los constituyentes. Estos nuevos principios relacionarían a la estructura con el futuro comportamiento más que con la energía que ingresa, ya que los sistemas caóticos no son aislables. Los nuevos principios causales tendrían un carácter holístico. El término “información activa” ha sido introducido para describir las nueva clase de causalidad, información porque concierne a la formación de patrones de conducta y activo, por su eficacia causal. Podría esperarse que el futuro renacimiento resultara de sintetizar la dinámica caótica con la teoría cuántica. Después de todo, la conducta de los sistemas caóticos parece depender de la agudeza del detalle a nivel y por debajo de la de la incertidumbre de Heidenberg. Sin embargo, las grandes dificultades técnicas tratan de comprender la interfase caos/cuanto y el problema no está resuelto.

e) Un modelo es determinístico, siempre y cuando se conozcan todas las variables que participan en el modelo; como esto no suele ocurrir, este modelo resulta aparentemente indeterminístico. Es un determinismo disfrazado de azar. Una de las implicaciones en la Teoría del Caos (TdC) es que no hay aleatoriedad, no hay incertidumbre; siempre se puede saber el resultado de algo si se tiene toda la información disponible. La Teoría del Caos permite comprender lo intrincado del conocimiento y entendimiento de los sistemas complejos y dinámicos, como viene a ser casi todo el Universo, donde no se pueden realizar los estudios por partes, por especialidades, por cada uno de los componentes del sistema, sino al conjunto, al todo, al sistema, es decir una característica del holismo. A través de ella también se presenta una posibilidad de acción divina, tal como lo propone Polkinghorne. ¿Cuáles son las implicancias filosóficas de la teoría matemática del caos? Es una opinión muy superficial decir que el determinismo matemático de las ecuaciones del caos conlleva un determinismo en la naturaleza. Es más, es muy difícil, casi imposible, aislar los sistemas complejos para realizar los experimentos respectivos, y si aun así fuera posible, lo extremadamente sensible del sistema podría llevar a resultados equivocados. Dos conclusiones filosóficas se desprenden a partir de aquí. Una es la posibilidad del determinismo en la naturaleza y por otro lado, la incapacidad de verificar este aserto.

1.2 Enfoque Científico

A. Teoría del Estado Estacionario(Steady State) fue propuesta por Bondi, Gold y posteriormente se sumó Hoyle. Se presentó en 1948 y al parecer sus motivaciones eran ideológicas y políticas. Niegan que haya existido una explosión. Niegan el Big Bang. Con ello niegan la existencia de un creador y el Universo se consideraría eterno. A pesar de estar en expansión no modifica su aspecto, sería igual en cualquier tiempo y desde cualquier posición que se le observe. Por esta razón se le denomina Universo homogéneo e isótropo. Sin embargo, al confirmarse la presencia de las radiaciones que se interpretan como el eco de la explosión, las que fueron descubiertas por Pinzas, esta teoría

pierde sustento. Esta hipótesis fue abandonada por uno de sus principales mentores, Sir Fred Hoyle en el libro “El Universo inteligente”. Los que niegan la teoría afirman que no hay nada que confirme las apreciaciones sobre un Universo homogéneo. De ser así, no habrían ni vacíos ni ”superracimos”. Esto existe y el Universo no es homogéneo. Por la distancia en que se encuentran estos racimos, el big bang tendría que haber ocurrido hace 80 mil millones de años y no 20 mil millones como se afirma. LA MATERIA OSCURA FRÍA sería la que ocupa esos espacios y es que esta materia no puede ser detectada y permite la aglutinación produciendo los superracimos de galaxias.

La Teoría del Estado Estacionario es un modelo cosmológico desarrollado en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la Teoría del Big Bang. Aunque el modelo tuvo un gran número de seguidores en la década de los 50, y 60, su popularidad disminuyó notablemente a finales de los 60, con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas, y se considera desde entonces como cosmología alternativa. De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. Debido a que se necesita poca materia para igualar la densidad del Universo (2 átomos de hidrógeno por cada m³ por cada 1.000 millones de años), esta Teoría no se ha podido demostrar directamente. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por lo cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo.

Los problemas con esta teoría comenzaron a surgir a finales de los años 60, cuando las evidencias observacionales empezaron a mostrar que, de hecho, el Universo estaba cambiando: se encontraron quásares sólo a grandes distancias, no en las galaxias más cercanas. La prueba definitiva vino con el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas en 1965, pues en un modelo estacionario, el universo ha sido siempre igual y no hay razón para que se produzca una radiación de fondo con características térmicas. Buscar una explicación requiere la existencia de partículas de longitud milimétrica en el medio intergaláctico que absorba la radiación producida por fuentes galácticas extremadamente luminosas, una hipótesis demasiado forzada.

B. Teoría del Universo Pulsante u OscilanteEl Universo oscilante es una hipótesis propuesta por Richardsom Tolmanansom, según la cual, el universo sufre una serie infinita de oscilaciones, cada una de ellas iniciándose con un big bang y terminando con un big Crunch. Luego del big bang, el universo se expande por un tiempo antes de que la atracción gravitacional de la materia produzca un acercamiento hasta llegar a un colapso y sufrir seguidamente un gran rebote.

Esta hipótesis fue bastante aceptada durante un tiempo por los cosmólogos que pensaban que alguna fuerza debería impedir la formación de singularidades gravitacionales y conecta el big bang con un anterior big crunch: las singularidades matemáticas que aparecían en los cálculos eran el resultado de sobre idealización matemática y serían resueltas por un tratamiento más cuidadoso. Sin embargo, en los años 1960, Stephen Hawking, Roger Penrose y George Ellis mostraron que las singularidades son una característica universal de las cosmologías que incluyen el big

bang sin que puedan ser evitadas con ninguno de los elementos de la relatividad general. Teóricamente, el universo oscilante no se compagina con la segunda ley de la termodinámica: la entropía aumentaría en cada oscilación de manera que no se regresaría a las condiciones anteriores. Otras medidas sugieren también que el universo no es cerrado. Estos argumentos hicieron que los cosmólogos abandonaran el modelo de universo oscilante.

C. La Teoría del BIG BANG

La teoría del BIG BANG o gran explosión, supone que, hace entre 12.000 y 15.000 millones de años, toda la materia del Universo estaba concentrada en una zona extraordinariamente pequeña del espacio, y explotó. La materia salió impulsada con gran energía en todas direcciones.Los choques y un cierto desorden hicieron que la materia se agrupara y se concentrase más en algunos lugares del espacio, y se formaron las primeras estrellas y las primeras galaxias. Desde entonces, el Universo continúa en constante movimiento y evolución. Esta teoría se basa en observaciones rigurosas y es matemáticamente correcta desde un instante después de la explosión, pero no tiene una explicación para el momento cero del origen del Universo, llamado "singularidad". La idea central del Big Bang es que la teoría de la relatividad general puede ser combinada con las observaciones de isotropía y homogeneidad a gran escala de la distribución de galaxias y los cambios de posición entre ellas, permitiendo extrapolar las condiciones del universo antes o después en el tiempo. Una consecuencia de todos los modelos de Big Bang es que en el pasado el universo tenía una temperatura más alta y una mayor densidad y, por tanto, que las condiciones del universo actual son diferentes de sus condiciones en el pasado o en el futuro. A partir de este modelo, George Gamow en 1948 pudo predecir que debería haber evidencia de un Big Bang en un fenómeno más tarde bautizado como radiación de fondo de microondas cósmicas (CMB). El CMB fue descubierto en los años 1960 y se utiliza como confirmación de la teoría del Big Bang sobre su más importante alternativa, la teoría del estado estacionario.

Descripción del Big Bang

Michio Kaku ha señalado cierta paradoja en la denominación big bang (gran explosión): en cierto modo no puede haber sido grande ya que se produjo exactamente antes del surgimiento del espacio-tiempo, habría sido el mismo big bang lo que habría generado la dimensiones desde una singularidad; tampoco es exactamente una explosión en el sentido propio del término ya que no se propagó fuera de sí mismo. Basándose en medidas de la expansión del Universo utilizando observaciones de las supernovas tipo 1a, en función de la variación de la temperatura en diferentes escalas en la radiación de fondo de microondas y en función de la correlación de las galaxias, la edad del Universo es de aproximadamente 13,7 ± 0,2 miles de millones de años. Es notable el hecho de que tres mediciones independientes sean consistentes, por lo que se consideran una fuerte evidencia del llamado modelo de concordancia que describe la naturaleza detallada del Universo. El universo en sus primeros momentos estaba lleno homogénea e isótropamente de una energía muy densa y tenía una temperatura y presión concomitantes. Se expandió y se enfrió, experimentando cambios de fase análogos a la condensación del vapor o a la congelación del agua, pero relacionados con las partículas elementales.

Aproximadamente 10-35 segundos después de la época de Planck un cambio de fase causó que el Universo se expandiese de forma exponencial durante un período llamado inflación cósmica. Al terminar la inflación, los componentes materiales del Universo quedaron en la forma de un plasma de quarks-gluones, en donde todas las partes que lo formaban estaban en movimiento en forma relativista. Con el crecimiento en tamaño del Universo, la temperatura descendió. A cierta temperatura, y debido a un cambio aún desconocido denominado bariogénesis, los quarks y los gluones se combinaron en bariones tales como el protón y el neutrón, produciendo de alguna manera la asimetría observada actualmente entre la materia y la antimateria. Las temperaturas aún más bajas condujeron a nuevos cambios de fase, que rompieron la simetría, así que les dieron su forma actual a las fuerzas fundamentales de la física y a las partículas elementales. Más tarde, protones y neutrones se combinaron para formar los núcleos de deuterio y de helio, en un proceso llamado nucleosíntesis primordial. Al enfriarse el Universo, la materia gradualmente dejó de moverse de forma relativista y su densidad de energía comenzó a dominar gravitacionalmente sobre la radiación. Pasados 300.000 años, los electrones y los núcleos se combinaron para formar los átomos (mayoritariamente de hidrógeno). Por eso, la radiación se desacopló de los átomos y continuó por el espacio prácticamente sin obstáculos. Ésta es la radiación de fondo de microondas.

Al pasar el tiempo, algunas regiones ligeramente más densas de la materia casi uniformemente distribuida crecieron gravitacionalmente, haciéndose más densas, formando nubes, estrellas, galaxias y el resto de las estructuras astronómicas que actualmente se observan. Los detalles de este proceso dependen de la cantidad y tipo de materia que hay en el Universo. Los tres tipos posibles se denominan materia oscura fría, materia oscura caliente y materia bariónica. Las mejores medidas disponibles (provenientes del WMAP) muestran que la forma más común de materia en el universo es la materia oscura fría. Los otros dos tipos de materia sólo representarían el 20 por ciento de la materia del Universo. El Universo actual parece estar dominado por una forma misteriosa de energía conocida como energía oscura. Aproximadamente el 70 por ciento de la densidad de energía del universo actual está en esa forma. Una de las propiedades características de este componente del universo es el hecho de que provoca que la expansión del universo varíe de una relación lineal entre velocidad y distancia, haciendo que el espacio-tiempo se expanda más rápidamente que lo esperado a grandes

distancias. La energía oscura toma la forma de una constante cosmológica en las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, pero los detalles de esta ecuación de estado y su relación con el modelo estándar de la física de partículas continúan siendo investigados tanto en el ámbito de la física teórica como por medio de observaciones. Más misterios aparecen cuando se investiga más cerca del principio, cuando las energías de las partículas eran más altas de lo que ahora se puede estudiar mediante experimentos. No hay ningún modelo físico convincente para el primer 10-33

segundo del universo, antes del cambio de fase que forma parte de la teoría de unificación grande. En el "primer instante", la teoría gravitacional de Einstein predice una singularidad gravitacional en donde las densidades son infinitas. Para resolver esta paradoja física, hace falta una teoría de la gravedad cuántica. La comprensión de este período de la historia del universo figura entre los mayores problemas no resueltos de la física.

Base teórica

En su forma actual, la teoría del Big Bang depende de tres suposiciones:

1. La universalidad de las leyes de la física, en particular de la teoría de la relatividad general

2. El principio cosmológico

3. El principio de Copérnico

Inicialmente, estas tres ideas fueron tomadas como postulados, pero actualmente se intenta verificar cada una de ellas. La universalidad de las leyes de física ha sido verificada al nivel de las más grandes constantes físicas, llevando su margen de error hasta el orden de 10-5. La isotropía del universo que define el principio cosmológico ha sido verificada hasta un orden de 10-5. Actualmente se intenta verificar el principio de Copérnico observando la interacción entre grupos de galaxias y el CMB por medio del efecto Sunyaev-Zeldovich con un nivel de exactitud del 1 por ciento.

La teoría del Big Bang utiliza el postulado de Weyl para medir sin ambigüedad el tiempo en cualquier momento en el pasado a partir del la época de Planck. Las medidas en este sistema dependen de coordenadas conformales, en las cuales las llamadas distancias codesplazantes y los tiempos conformales permiten no considerar la expansión del universo para las medidas de espacio-tiempo. En ese sistema de coordenadas, los objetos que se mueven con el flujo cosmológico mantienen siempre la misma distancia codesplazante, y el horizonte o límite del universo se fija por el tiempo codesplazante.

Visto así, el Big Bang no es una explosión de materia que se aleja para llenar un universo vacío; es el espacio-tiempo el que se extiende. Y es su expansión la que causa el incremento de la distancia física entre dos puntos fijos en nuestro universo. Cuando los objetos están ligados entre ellos (por ejemplo, por una galaxia), no se alejan con la expansión del espacio-tiempo, debido a que se asume que las leyes de la física que los gobiernan son uniformes e independientes del espacio métrico. Más aún, la expansión del universo en las escalas actuales locales es tan pequeña que cualquier dependencia de las leyes de la física en la expansión no sería medible con las técnicas actuales.

Evidencias

En general, se consideran tres las evidencias empíricas que apoyan la teoría cosmológica del Big Bang. Éstas son: la expansión del universo que se expresa en la Ley de Hubble y que se puede apreciar en el corrimiento hacia el rojo de las galaxias, las medidas detalladas del fondo cósmico de microondas, y la abundancia de elementos ligeros. Además, la función de correlación de la estructura a gran escala en el universo encaja con la teoría del Big Bang.

Abundancia de elementos primordiales

Se puede calcular, usando la teoría del Big Bang, la concentración de en el universo como proporciones con respecto a la cantidad de hidrógeno normal, H. Todas las abundancias dependen de un solo parámetro: la razón entre fotones y bariones. La proporción predicha es de cerca de 0,25 para, alrededor de ²H/H, alrededor de 10-4 para ³He/H. Estas abundancias medidas concuerdan con las predichas a partir de un único valor de la razón barión frente a fotón***, y se considera una fuerte evidencia en favor del Big Bang, ya que esta teoría es la única explicación conocida para la abundancia relativa de elementos ligeros. De hecho no hay, fuera de la teoría del Big Bang, ninguna otra razón obvia por la que el universo debiera, por ejemplo, tener más.

PROBLEMAS COMUNES

Históricamente, han surgido varios problemas dentro de la teoría del Big Bang. Algunos de ellos sólo tienen interés histórico y han sido evitados, ya sea por medio de modificaciones a la teoría o como resultado de observaciones más precisas. Otros aspectos, como el problema de la penumbra en cúspide y el problema de la galaxia enana de materia oscura fría, no se consideran graves, dado que pueden resolverse a través de un perfeccionamiento de la teoría.

Existe un pequeño número de proponentes de cosmologías no estándar que piensan que no hubo Big Bang. Afirman que las soluciones a los problemas conocidos del Big Bang contienen modificaciones ad hoc y agregados a la teoría. Las partes más atacadas de la teoría incluyen lo concerniente a la materia oscura, la energía oscura y la inflación cósmica. Cada una de estas características del universo ha sido sugerida mediante observaciones de la radiación de fondo de microondas, la estructura a gran escala del cosmos y las supernovas de tipo IA, pero se encuentran en la frontera de la física moderna (ver problemas no resueltos de la física). Si bien los efectos gravitacionales de materia y energía oscuras son bien conocidos de forma observacional y teórica, todavía no han sido incorporados al modelo estándar de la física de partículas de forma aceptable. Estos aspectos de la cosmología estándar siguen sin tener una explicación adecuada, pero la mayoría de los astrónomos y los físicos aceptan que la concordancia entre la teoría del Big Bang y la evidencia observacional es tan cercana que permite establecer con cierta seguridad casi todos los aspectos básicos de la teoría.

Los siguientes son algunos de los problemas y enigmas comunes del Big Bang.

El problema del segundo principio de la termodinámica

El problema del segundo principio de la termodinámica resulta del hecho de que de este principio se deduce que la entropía, el desorden, aumenta si se deja al sistema (el universo) seguir su propio rumbo. Una de las consecuencias de la entropía es el aumento en la proporción entre radiación y materia por lo tanto el universo debería terminar en una muerte térmica, una vez que la mayor parte de la materia se convierta en fotones y estos se diluyan en la inmensidad del universo.

Otro problema señalado por Roger Penrose es que la entropía parece haber sido anormalmente pequeña en el estado inicial del universo. Penrose evalúa la probabilidad de un estado incial en aproximadamente: De acuerdo con Penrose y otros, la teoría cosmológica ordinaria no explica porqué la entropía inicial del universo es tan anormalmente baja, y propone la hipótesis de curvatura de Weil en conexión con ella. De acuerdo con esa hipótesis una teoría cuántica de la gravedad debería dar una explicación tanto del porqué el universo se inició en un estado de curvatura de Weil nula y de una entropía tan baja. Aunque todavía no se ha logrado una teoría de la gravedad cuántica satisfactoria. Por otro lado en la teoría standard el estado entrópico anormalmente bajo, se considera que es producto de una "gran casualidad" justificada en base al principio antrópico. Postura que Penrose y otros consideran filosóficamente insatisfactoria.

El problema del horizonte

El problema del horizonte, también llamado problema de la causalidad, resulta del hecho de que la información no puede viajar más rápido que la luz, de manera que dos regiones en el espacio separadas por una distancia mayor que la velocidad de la luz multiplicada por la edad del universo no pueden estar causalmente conectadas. En este sentido, la isotropía observada de la radiación de fondo de microondas (CMB) resulta problemática, debido a que el tamaño del horizonte de partículas en ese tiempo corresponde a un tamaño de cerca de dos grados en el cielo. Si el universo hubiera tenido la misma historia de expansión desde la época de Planck, no habría mecanismo que pudiera hacer que estas regiones tuvieran la misma temperatura. Esta aparente inconsistencia se resuelve con la teoría inflacionista, según la cual un campo de energía escalar isótropo domina el universo al transcurrir un tiempo de Planck luego de la época de Planck. Durante la inflación, el universo sufre una expansión exponencial, y regiones que se afectan mutuamente se expanden más allá de sus respectivos horizontes. El principio de incertidumbre de Heisenberg predice que durante la fase inflacionista habrá fluctuaciones primordiales, que se simplificarán hasta la escala cósmica. Estas fluctuaciones sirven de semilla para toda la estructura actual del universo. Al pasar la inflación, el universo se expande siguiendo la ley de Hubble, y las regiones que estaban demasiado lejos para afectarse mutuamente vuelven al horizonte. Esto explica la isotropía observada de la CMB. La inflación predice que las fluctuaciones primordiales son casi invariantes según la escala y que tienen una distribución normal o gaussiana, lo cual ha sido confirmado con precisión por medidas de la CMB. En 2003 apareció otra teoría para resolver este problema, la velocidad variante de la luz de Joao Magueijo, que aunque a la larga contradice la relatividad de Einstein usa su ecuación incluyendo la constante cosmológica para resolver el problema de una forma muy eficaz que también ayuda a solucionar el problema de la planitud.

El problema de la planitud

El problema de la planitud (flatness en inglés) es un problema observacional que resulta de las consecuencias que la métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker tiene para con la geometría del universo. En general, se considera que existen tres tipos de geometrías posibles para nuestro universo según su curvatura: geometría hiperbólica, geometría euclidiana o plana y geometría elíptica. Dicha geometría viene determinada por la cantidad total de densidad de energía del universo (medida mediante el tensor de tensión-energía). Siendo ρ la densidad de energía medida observacionalmente y ρc la densidad crítica se tiene que para las diferentes geometrías las relaciones entre ambos parámetros han de ser las que siguen:

Hiperbólico --> ρ < ρc||Plano --> ρ=ρc||Elíptico --> ρ > ρc

Se ha medido que en los primeros momentos del universo su densidad tuvo que ser 10 -15

veces (una milbillonésima parte) la densidad crítica. Cualquier desviación mayor hubiese conducido a una muerte térmica o un Big Crunch y el universo no sería como ahora. La solución a este problema viene de nuevo de la teoría inflacionaria. Durante el periodo inflacionario el espaciotiempo se expandió tan rápido que provocó una especie de estiramiento del universo acabando con cualquier curvatura residual que pudiese haber. Así la inflación pudo hacer al universo plano, de ahí el nombre planitud.

Edad de los cúmulos globulares

A mediados de los años 90, las observaciones realizadas de los cúmulos globulares parecían no concondar con la Teoría del Big Bang. Las simulaciones realizadas por ordenador de acuerdo con las observaciones de las poblaciones estelares de cúmulos de galaxias sugirieron una edad de cerca de 15.000 millones de años, lo que entraba en conflicto con la edad del universo, estimada en 13.700 millones de años. El problema quedó resuelto a finales de esa década, cuando las nuevas simulaciones realizadas, que incluían los efectos de la pérdida de masa debida a los vientos estelares, indicaron que los cúmulos globulares eran mucho más jóvenes. Quedan aún en el aire algunas preguntas en cuanto a con qué exactitud se miden las edades de los cúmulos, pero está claro que éstos son algunos de los objetos más antiguos del universo.

Monopolos magnéticos

La objeción de los monopolos magnéticos fue propuesta a finales de la década de 1970. Las teorías de la gran unificación predicen defectos topológicos en el espacio que se manifestarían como monopolos magnéticos encontrándose en el espacio con una densidad mucho mayor a la observada. De hecho, hasta ahora, no se ha dado con ningún monopolo. Este problema también queda resuelto mediante la inflación cósmica, dado que ésta elimina todos lo puntos defectuosos del universo observable de la misma forma que conduce la geometría hacia su forma plana. Es posible que aun así pueda haber monopolos pero se ha calculado que apenas si habría uno por cada universo visible, una cantidad ínfima y no observable en todo caso.

Materia oscura

En las diversas observaciones realizadas durante las décadas de los 70 y 80 (sobre todo las de las curvas de rotación de las galaxias) se mostró que no había suficiente materia visible en el universo para explicar la intensidad aparente de las fuerzas gravitacionales que se dan en y entre las galaxias. Esto condujo a la idea de que hasta un 90% de la materia en el universo no es materia común o bariónica sino materia oscura. Además, la asunción de que el universo estuviera compuesto en su mayor parte por materia común llevó a predicciones que eran fuertemente inconsistentes con las observaciones. En particular, el universo es mucho menos "inhomogéneo" y contiene mucho menos deuterio de lo que se puede considerar sin la presencia de materia oscura. Mientras que la existencia de la materia oscura era inicialmente polémica, ahora es una parte aceptada de la cosmología estándar, debido a las observaciones de las anisotropías en el CMB, dispersión de velocidades de los cúmulos de galaxias, y en las estructuras a gran escala, estudios de las lentes gravitacionales y medidas por medio de rayos x de los cúmulos de galaxias. La materia oscura se ha detectado únicamente a través de su huella gravitacional; no se ha observado en el laboratorio ninguna partícula que se le pueda corresponder. Sin embargo, hay muchos candidatos a materia oscura en física de partículas (como, por ejemplo, las partículas pesadas y neutras de interacción débil o WIMPS (Weak interactive massive particles), y se están llevando a cabo diversos proyectos para detectarla.

Energía oscura

En los años 90, medidas detalladas de la densidad de masa del universo revelaron que ésta sumaba en torno al 30% de la densidad crítica. Puesto que el universo es plano, como indican las medidas del fondo cósmico de microondas, quedaba un 70% de densidad de energía sin contar. Este misterio aparece ahora conectado con otro: las mediciones independientes de las supernovas de tipo Ia han revelado que la expansión del universo experimenta una aceleración de tipo no lineal, en vez de seguir estrictamente la Ley de Hubble. Para explicar esta aceleración, la relatividad general necesita que gran parte del universo consista en un componente energético con gran presión negativa. Se cree que esta energía oscura constituye ese 70% restante. Su naturaleza sigue siendo uno de los grandes misterios del Big Bang. Los candidatos posibles incluyen una constante cosmológica escalar y una quintaesencia. Actualmente se están realizando observaciones que podrían ayudar a aclarar este punto.

Quarks

Se sabe que en el momento después del Big Bang las partículas elementales aparecieron, los quarks arriba en los protones y los quarks abajo en los neutrones, por ser de la misma carga eléctrica, no se pudieron unir por la interacción electromagnética, es inútil recurrir a la interacción nuclear fuerte, pues ésta sólo tiene un alcance del tamaño máximo del núcleo y además porque la interacción electromagnética tiene un alcance gigantesco, también el universo se agrandó en un sólo segundo cien octillones de veces, en este brevísimo lapso de tiempo la interacción nuclear fuerte no podría unir la casi totalidad (si no es la totalidad) de los quarks. Todavía no pudo haber sido resuelto este problema.

EL FUTURO DE ACUERDO CON LA TEORIA DEL BIG BANG

Antes de las observaciones de la energía oscura, los cosmólogos consideraron dos posibles escenarios para el futuro del universo. Si la densidad de masa del Universo se encuentra sobre la densidad crítica, entonces el Universo alcanzaría un tamaño máximo y luego comenzaría a colapsarse. Éste se haría más denso y más caliente nuevamente, terminando en un estado similar al estado en el cual empezó en un proceso llamado Big Crunch. Por otro lado, si la densidad en el Universo es igual o menor a la densidad crítica, la expansión disminuiría su velocidad, pero nunca se detendría. La formación de estrellas cesaría mientras el Universo en crecimiento se haría menos denso cada vez. El promedio de la temperatura del universo podría acercarse asintóticamente al cero absoluto (0 K ó -273,15ºC). Los agujeros negros se evaporarían por efecto de la radiación de Hawking. La entropía del universo se incrementaría hasta el punto en que ninguna forma de energía podría ser extraída de él, un escenario conocido como muerte térmica. Más aún, si existe la descomposición del protón, proceso por el cual un protón decaería a partículas menos masivas emitiendo radiación en el proceso, entonces todo el hidrógeno, la forma predominante del materia bariónica en el universo actual, desaparecería a muy largo plazo, dejando solo radiación. Las observaciones modernas de la expansión acelerada implican que cada vez una mayor parte del universo visible en la actualidad quedará más allá de nuestro horizonte de sucesos y fuera de contacto. Se desconoce cuál sería el resultado de este evento. El modelo Lambda-CMD del universo contiene energía oscura en la forma de una constante cosmológica (de alguna manera similar a la que había incluido Einstein en su primera versión de las ecuaciones de campo). Esta teoría sugiere que sólo los sistemas mantenidos gravitacionalmente, como las galaxias, se mantendrían juntos, y ellos también estarían sujetos a la muerte térmica a medida que el universo se enfriase y expandiese. Otras explicaciones de la energía oscura-llamadas teorías de la energía fantasma sugieren que los cúmulos de galaxias y finalmente las galaxias mismas se desgarrarán por la eterna expansión del universo, en el llamado Big Rip

Momento  Suceso 

Big Bang  Densidad infinita, volumen cero. 

10 e-43 segs.  Fuerzas no diferenciadas 

10 e-34 segs.  Sopa de partículas elementales 

10 e-10 segs.  Se forman protones y neutrones 

1 seg.  10.000.000.000 º. Universo tamaño Sol 

3 minutos  1.000.000.000 º. Nucleos de átomos 

30 minutos  300.000.000 º. Plasma 

300.000 años  Átomos. Universo transparente 

1.000.000 años  Gérmenes de galaxias 

100 millones de años  Primeras galaxias 

1.000 millones de años  Estrellas. El resto, se enfría 

5.000 millones de años  Formación de la Vía Láctea 

10.000 millones de años  Sistema Solar y Tierra 

D. La Teoría Inflacionaria

De acuerdo con la teoría de la Gran Explosión o del Big Bang, generalmente aceptada, el Universo surgió de una explosión inicial que ocasionó la expansión de la materia desde un estado de condensación extrema. Sin embargo, en la formulación original de la teoría del Big Bang quedaban varios problemas sin resolver. El estado de la materia en la época de la explosión era tal que no se podían aplicar las leyes físicas normales. El grado de uniformidad observado en el Universo también era difícil de explicar porque, de acuerdo con esta teoría, el Universo se habría expandido con demasiada rapidez para desarrollar esta uniformidad. Según la teoría del Big Bang, la expansión del universo pierde velocidad, mientras que la teoría inflacionaria lo acelera e induce el distanciamiento, cada vez más rápido, de unos objetos de otros. Esta velocidad de separación llega a ser superior a la velocidad de la luz, sin violar la teoría de la relatividad, que prohíbe que cualquier cuerpo de masa finita se mueva más rápido que la luz. Lo que sucede es que el espacio alrededor de los objetos se expande más rápido que la luz, mientras los cuerpos permanecen en reposo en relación con él.

A esta extraordinaria velocidad de expansión inicial se le atribuye la uniformidad del universo visible, las partes que lo constituían estaban tan cerca unas de otras, que tenían una densidad y temperatura comunes.

Alan H Guth del Instituto Tecnológico de Massachussets (M.I.T.) sugirió en 1981 que el universo caliente, en un estadio intermedio, podría expandirse exponencialmente. La idea de Guth postulaba que este proceso de inflación se desarrollaba mientras el universo primordial se encontraba en el estado de superenfriamiento inestable. Este estado superenfriado es común en las transiciones de fase; por ejemplo en condiciones adecuadas el agua se mantiene líquida por debajo de cero grados. Por supuesto, el agua superenfriada termina congelándose; este suceso ocurre al final del período inflacionario.En 1982 el cosmólogo ruso Andrei Linde introdujo lo que se llamó "nueva hipótesis del universo inflacionario". Linde se dió cuenta de que la inflación es algo que surge de forma natural en muchas teorías de partículas elementales, incluidos los modelos más simples de los campos escalares. Si la mayoría de los físicos han asumido que el universo nació de una sola vez; que en un comienzo éste era muy caliente, y que el campo escalar en el principio contaba con una energía potencial mínima, entonces la inflación aparece como natural y necesaria, lejos de un fenómeno exótico apelado por los teóricos para salir de sus problemas. Se trata de una variante que no requiere de efectos gravitatorios cuánticos, de transiciones de fase, de un superenfriamiento o

también de un supercalentamiento inicial.Considerando todos los posibles tipos y valores de campos escalares en el universo primordial y tratando de comprobar si alguno de ellos conduce a la inflación, se encuentra que en los lugares donde no se produce ésta, se mantienen pequeños, y en los dominios donde acontece terminan siendo exponencialmente grandes y dominan el volumen total del universo. Considerando que los campos escalares pueden tomar valores arbitrarios en el universo primordial, Andrei Linde llamó a esta hipótesis "inflación caótica". La teoría inflacionaria, predice que el universo debe ser esencialmente plano, lo cual puede comprobarse experimentalmente, ya que la densidad de materia de un universo plano guarda relación directa con su velocidad de expansión. Merece ser reconocida como la tercera revolución intelectual importante que tuvo lugar en el ámbito de la Cosmología: en primer lugar, Galileo y Newton, quienes demostraron que la física terrestre y la celeste son la misma cosa; siguió Einstein, cuya teoría de la relatividad general describía el Universo en expansión; y finalmente, la inflación, que relaciona la astrofísica (la ciencia de lo increíblemente grande) y la física cuántica (la ciencia de lo increíblemente pequeño), ciencias que en apariencia no guardan relación.

La inflación es un concepto extremadamente poderoso, y explica las 3 cuestiones principales de la cosmología:

1a. La paradoja de un Universo temprano increíblemente uniforme, según lo revela la suavidad de la radiación cósmica de fondo, y la evidente desigualdad del Universo actual.

2a. Explica la ausencia de monopolos magnéticos y demás posibles reliquias del Universo primitivo, la ausencia de rotación del Universo, el carácter plano del espacio, su homogeneidad y hasta por qué la constante cosmológica de Einstein no era completamente errónea.

3a. Explica el motivo por el cual el Universo está expandiéndose. Además, el Universo es muchísimo más grande de lo que nunca nadie había supuesto.

Vamos a dar respuestas a estas:

A los 10-35 segundos tras el instante de la creación la totalidad de la masa y la radiación potenciales de nuestra parte del Universo estuvo sumida en una "sopa" primigenia de energía, parcelada dentro de una diminuta región del tamaño de una billonésima (10-12) de protón (alrededor de 10-25 cm). Todo estaba conectado con, y era equivalente, a todo lo demás (la homogeneidad primigenia). Entonces experimentó este una erupción de espacio incomprensiblemente rápida, de modo que a los 10 -32 segundos se había expandido, al menos, 10 metros. Cuando la inflación terminó, esa región procedió a expandirse al ritmo mucho más pausado característico del Big Bang, hasta adquirir su tamaño actual, mayor de un billón de años-luz (esta expansión continua tras 15000 millones de años, siendo 100 veces más lenta que la ocurrida durante el instante de la inflación). La homogeneidad existente en tan diminuta región, se extendió, pues, a través de una región mucho mayor de lo que actualmente podemos ver. Esto hace que la inflación no necesite condiciones iniciales, ni el contacto entre regiones dispares del Universo, sencillamente la inevitable homogeneidad inicial de la materia se convirtió en la condición universal a través de un crecimiento breve, pero explosivo.

La expansión ultrarápida prevista para el período inflacionario diluye el número de monopolos hasta el punto de que apenas podríamos encontrar uno en la región de 15000 años-luz de nuestro Universo observable.

La ausencia de rotación del Universo resulta menos enigmática en un Universo inflacionario. Incluso en el caso de que rotara en sus primeras etapas, la enormemente grande y rápida expansión que tuvo lugar durante la etapa inflacionaria, disminuiría el ritmo de rotación a unos niveles despreciables: como ocurre con una patinadora artística que da vuelta sobre sí misma, al extender los brazos gira más lentamente (se trata de un efecto inercial, la conservación del momento angular). Al expandirse el Universo, su ritmo de rotación disminuye, no rotaría de modo notable.

La predicción más sorprendente de la teoría de la inflación es, sin duda, el carácter plano del Universo. Esto corresponde a una predicción según la cual Omega, la relación entre la densidad crítica del Universo y su densidad actual, debe ser igual a 1. La tasa de aceleración de la expansión durante el período inflacionario exagera en gran medida los rasgos existentes del Universo. Como resultado de ello, toda desviación (por pequeña que sea) de Omega a cualquier lado de 1 en el primer instante del Universo, llevaría a un colapso o una expansión rápidos y al Gran Frío. Sólo con un Omega exactamente igual a 1, el Universo podría sobrevivir y evolucionar hasta su estado actual. Actualmente, las medidas astronómicas indican valores de Omega entre 0,3 a 2, e incluso algunas se acercan al valor de 1. Si las estimaciones hubieran sido distantes en un orden de magnitud o dos, entonces esta teoría hubiese desempeñado un papel muy pobre en esta prueba y quizá se consideraría que ha fracasado. Estamos, por tanto, en condiciones de decir que el vaticinio de un Omega igual a 1 tiene muchas posibilidades de ser defendido. Ligada a esta predicción se encuentra, por supuesto, la adicional de que gran parte de la materia del Universo debe ser la enigmática materia oscura. La materia visible en las galaxias representa menos del 1% de la masa crítica, así, si esta última toma el valor de 1, la mayor parte de la materia ha de ser oscura. Para que la inflación siga siendo un modelo viable, los astrofísicos tienen que encontrar la materia oscura o pruebas muy sólidas de su existencia.

El concepto de inflación parece sumamente valioso para resolver toda una gama de problemas cosmológicos. Pero si no hubiese habido algún mecanismo que hiciera funcionar el concepto, no habría llamado tanto la atención. El hallazgo del mecanismo se produjo mediante la unión de ideas de ámbitos diversos: el desarrollo gradual que hace que un código de ADN se transforme en un individuo maduro es un desdoblamiento, un proceso cada vez más complejo en el que la información contenida en el ADN es trasladada y puesta de manifiesto a lo largo de muchas etapas de la vida; lo mismo ocurre con el Universo, en la actualidad lo percibimos como un ente sumamente complejo, formando nosotros parte de dicha complejidad.

Para intentar explicar el origen y la evolución del Universo hemos de basarnos en las siguientes observaciones:

1) La oscuridad del cielo nocturno.

2) La composición de los elementos, con una gran preponderancia de Hidrógeno y Helio sobre los elementos más pesados.

3) La expansión del Universo.

4) La existencia de la radiación cósmica de fondo, el resplandor de la ardiente creación.

5) El hallazgo de las arrugas que estuvieron presentes en la estructura del Universo 300000 años después del Big Bang, proporcionó el instrumento para entender como estructuras de todas las magnitudes, desde galaxias hasta supercúmulos, pudieron formarse durante la evolución del Universo a lo largo de 15000 millones de años.

La evolución del Universo es el cambio en la distribución de la materia a través del tiempo, el paso de una homogeneidad virtual a comienzos del Universo al aspecto "grumoso" que actualmente posee éste, en el que la materia aparece condensada en forma de galaxias, cúmulos, supercúmulos y estructuras mayores. La materia, pues, sufre una serie de fases de transición desde el primer instante del Bin Bang, pasando esta de un estado a otro a través de una temperatura (o energía) decreciente. Veamos las distintas etapas en la evolución del Universo:

1a etapa.

Transcurridos 10-42 segundos después del Big Bang (el menor espacio de tiempo que podemos utilizar de forma razonada) todo el Universo que observamos actualmente tenía un tamaño menor al del protón (una fracción de este). El espacio y el tiempo no hacia más que empezar: la expansión del Universo creaba espacio-tiempo a medida que se producía. En este instante la temperatura era de 1032 grados, y las fuerzas electromagnética, nucleares fuerte y débil, se hallaban fusionadas en una sola (época de la Gran Unificación). Materia y energía eran lo mismo y las partículas aún no existían.

2da etapa.

La INFLACIÓN expandió el Universo (aceleradamente) 1030 veces su tamaño anterior, descendiendo la temperatura hasta los 1027 grados. La fuerza nuclear fuerte se separó y la materia experimentó su primera transición de fase, existiendo ahora como quarks, electrones y otras partículas fundamentales.

3a etapa.

La siguiente transición de fase (de la materia) ocurrió a los 10-10 segundos. Descendió la temperatura hasta 1015 grados, separándose las fuerzas electromagnéticas y la débil. La densidad energética se reduce de modo que ya no es posible la creación de partículas WZ; las existentes se alejan hasta perderse en el Universo. Los quarks permanecen juntos y se forman los primeros protones y neutrones estables (así como antiprotones y antineutrones). Comenzó entonces la aniquilación de partículas de materia y antimateria, hasta que quedó un leve residuo de materia.

4a etapa.

A 1 segundo la temperatura decae hasta los 1010 grados: electrones y positrones se aniquilan, quedando un exceso de electrones.

5a etapa.

A los 3 minutos la temperatura es de 109 grados: los protones y neutrones pueden permanecer juntos creando núcleos, ya que su energía es mayor que su energía media (el Universo actúa como un enorme reactor termonuclear). Se crean los primeros núcleos de deuterio, helio y litio. La parte masiva que constituye el Universo está casi a punto (tres cuartas partes de hidrógeno y una de helio). Esta sopa de materia y radiación, que inicialmente tenía la densidad del agua, continuó expandiéndose y enfriándose durante otros 300000 años, pero era demasiado energética para que los electrones se adhirieran a los núcleos de hidrógeno y helio para formar átomos: los fotones energéticos convivían con las partículas que formaban la sopa en un frenesí de interacciones, provocando estas que la distancia recorrida por los fotones fuese muy corta (el Universo era esencialmente opaco).

6a etapa.

A los 300000 años la temperatura cayó hasta unos 30000, ocurriendo una transición de fase crucial: los fotones ya no eran lo bastante energéticos para desalojar a los electrones de los núcleos de hidrógeno y helio, de modo que se formaron los átomos de estos dos elementos, permaneciendo juntos. Los fotones dejaron de interaccionar con los electrones y pudieron escapar y viajar grandes distancias, haciéndose transparente el Universo; la radiación (los fotones) se dispersó en todas direcciones, corriendo a través del tiempo en forma de radiación cósmica de fondo, tal como se detecta actualmente. La radiación liberada en ese instante nos proporciona la imagen instantánea de como estaba distribuida la materia en el Universo cuando éste tenía 300000 años de edad: si toda la materia se hubiese distribuido de manera uniforme, la estructura del espacio habría sido plana y las interacciones entre los fotones y las partículas, homogénea, dando como resultado una radiación cósmica de fondo completamente uniforme.

ARRUGAS CÓSMICAS

En la cosmología se acaba de producir una revolución como consecuencia del conocimiento de los siguientes hechos: en tanto que la Tierra y el sistema solar se mueven hacia Leo a unos 350 km/s, más de 10 veces la velocidad de nuestro planeta al girar alrededor del Sol, la Vía Láctea lo hace a unos 600 km/s. Este movimiento extraordinario de nuestra galaxia requiere la existencia de cuerpos masivos hasta ahora no detectados en el Universo, lo cual significa que en éste la materia no está distribuida tan homogéneamente como se pensaba. La existencia de estas enormes estructuras significa que las semillas cósmicas de las que proceden deben de haber estado presentes en el Universo primitivo, pues, de otro modo no podrían haberse desarrollado tanto como lo han hecho.

Esto derriba la vieja teoría que dice que las galaxias están distribuidas de modo uniforme por todo el Universo: algunas regiones del cosmos están virtualmente desprovistas de galaxias y existen vastas extensiones sin nada; en otras, miles de millones de galaxias forman inmensos supercúmulos galácticos que ejercen una enorme influencia gravitacional sobre otras galaxias distantes cientos de millones de años luz.

Nuestra propia Vía Láctea está siendo arrastrada a 600 Km/s hacia un gran supercúmulo que aún no ha sido detectado.

Esta nueva visión del Universo, descomunales concentraciones galácticas alternadas con vacíos inimaginables, hace que sea más urgente comprender los mecanismos que formaron las estructuras cósmicas después del Big Bang. Las conglomeraciones masivas de galaxias deben de haber crecido a partir de semillas cósmicas presentes en los primeros instantes del Universo. Estas semillas deben evidenciarse como fluctuaciones en la radiación cósmica de fondo, fluctuaciones que representan regiones primordiales de densidad ligeramente más elevada. Estas arrugas en el espacio-tiempo habrían desencadenado la condensación local de materia bajo la influencia de la gravedad, produciendo embriones de galaxias y supercúmulos.

Estas regiones del Universo, con una alta concentración de materia, ejercieron una atracción gravitacional mayor, curvando el espacio positivamente. Las áreas menos densas poseían menos atracción gravitacional, dando una menor curvatura del espacio. Las distorsiones del espacio quedaron marcadas tras la separación de la materia y la radiación en ese momento, después de 300000 años, en el flujo de fotones cósmicos liberados repentinamente: estas son las arrugas que aparecen en los mapas cósmicos (la radiación proveniente de las áreas más densas es más fría que el fondo promedio; cuanto menos densa, más caliente).

En el Universo hay dos clases de materia, la materia oscura y la visible, poseyendo distintas funciones en la formación gravitacional de estructuras:

1. La materia oscura, afectada por la gravedad y no por la radiación, pudo haber comenzado a formar estructuras mucho antes que la materia visible, que es golpeada por el flujo energético de fotones; moldeada por los contornos del espacio que en el Universo preinflacionario se originaron como fluctuaciones cuánticas, la materia oscura pudo haber comenzado a agregarse, bajo la influencia de la gravedad, a los 10000 años después del Big Bang

2. A los 300000 años la separación de la materia y la radiación liberó una materia ordinaria visible que sería atraída por las estructuras formadas por la materia oscura. A medida que la materia visible se agregaba, las estrellas y las galaxias iban tomando forma.

La existencia de arrugas en el tiempo, tal como las vemos, prueba que la teoría del Big Bang, incorporado el efecto de la gravedad, no sólo puede explicar la formación temprana de galaxias, sino el modo como se juntaron a lo largo de 15000 millones de años hasta dar las estructuras masivas que conocemos en el Universo Actual. Este fue un triunfo de la teoría y de la observación.

MATERIA OSCURA

La materia visible en las galaxias representa menos del 1% de la masa crítica, es decir, la mayor parte de la materia es oscura.

¿Qué es esta materia oscura?

La materia con la que más familiarizados estamos se compone de protones y neutrones, que colectivamente se conocen como bariones, que forman parte del núcleo del átomo, y de los electrones, que giran alrededor del núcleo (o envuelven al núcleo).

¿ Es la materia oscura de naturaleza bariónica, pero sin brillo y, por lo tanto, oscura ?

De acuerdo con los cálculos de Dave Schram y sus colaboradores de la Universidad de Chicago, la materia bariónica generada durante los procesos de nucleosíntesis del Big Bang y sucesos subsiguientes, no constituyen más que el 10% de la materia del Universo. Por lo tanto, el 90% de la materia del Universo es invisible y desconocida. Veamos los distintos candidatos que han sido sugeridos por los astrofísicos:

1) MACHO (masive compact halo objects, objetos de halo masivo compacto). Forman la materia oscura bariónica: además de enanas marrones y objetos similares a planetas, incluye agujeros negros y estrellas extinguidas (enanas blancas, estrellas de neutrones,...).

Si la mayor parte de la materia oscura bariónica está compuesta por alguna forma de MACHO, entonces se halla altamente concentrada y no la detectaremos directamente, sino por el modo en que afecta a otros objetos visibles. En nuestra galaxia hay miles, o decenas de miles de tales cuerpos, y cada uno de ellos tiene el potencial suficiente para provocar un incremento transitorio en el brillo de una estrella.

No hemos de olvidar que la contribución de este tipo de materia al total de la materia oscura es escasa.

2) MATERIA NO BARIÓNICA. Aquí hemos de hacer la siguiente distinción:

a) Materia no bariónica caliente. Se mueven a gran velocidad (de ahí el nombre).

Uno de los candidatos es el neutrino, del que existen tres tipos: el neutrino electrón, el neutrino muón y el neutrino tau. Estos se encuentran en todas partes, miles de millones nos atraviesa nuestro cuerpo en este instante. Se creía que estas partículas no tienen masa, al igual que los fotones, sin embargo, algunos experimentos indicaban que los neutrinos electrones tienen una ligera masa de 30 electrón-voltios (un 0,0000001% la masa de un átomo de hidrógeno. Sí esto fuera así, la masa total de neutrinos del cosmos podría explicar la presunta cantidad de materia oscura no bariónica, e incluso podría bastar para cerrar el Universo (desencadenar un colapso final). Posteriores experimentos y las observaciones de neutrinos de la supernova 1987 A han demostrado que la masa del neutrino electrón es significativamente inferior a 30 eV.

No obstante, algunos teóricos de partículas especulan que el neutrino tau puede tener una masa igualmente grande.

En general se duda de la existencia de materia oscura caliente, debido a su alta velocidad: las galaxias se formaron en épocas relativamente tempranas, quizá tanto como 500 millones de años después del Big Bang; el proceso de condensación de la materia primordial debe de haber empezado poco después de que la materia y la

radiación se separasen, es decir, entre 10000 y 100000 años después del Big Bang. Esta condensación no sería posible en presencia de partículas moviéndose a velocidades cercanas a la luz (la materia oscura caliente), pues en sus movimientos recorrerían enormes distancias y destruirían inmediatamente las estructuras formadas. Las estructuras más pequeñas que se podrían formar en estas condiciones tendrían un tamaño de unos 10 millones de años-luz, escala de los supercúmulos galácticos, no de galaxias individuales. Se formarían, pues, los primeros, y las galaxias lo harían después, más tarde de lo que sabemos.

Por ello, hemos de eliminar la materia oscura caliente como candidata a materia oscura no bariónica, a menos que se encuentre estructuras del tamaño de galaxias capaces de interaccionar con ella. Estas podrían obtenerse de la siguiente manera: la simetría inicial, tras el Big Bang, del cosmos se fié rompiendo a medida que el Universo se enfría y expande, provocando que las diferentes regiones se alinearan de forma imperfecta; los defectos formados en el espacio conservaron el estado supermasivo y supercaliente del Big Bang, manifestándose de modos diversos:

Monopolos magnéticos, defectos de dimensión cero (puntos), sin altura, anchura ni profundidad.

Cuerdas cósmicas, objetos unidimensionales, con longitud, pero sin anchura ni altura.

Muros de Dominio, bidimensionales, como inmensas láminas extendidas a través del espacio.

Texturas, tridimensionales.

Los científicos nunca han quedado satisfechos de la existencia de estas estructuras, ni, en general (como se ha dicho anteriormente) de la materia oscura caliente. Por ello, se pensó en otro tipo de materia oscura.

b) Materia no bariónica fría.

Avanza por el cosmos a una pequeña fracción de la velocidad de la luz. Debido a ello, y a débil interacción con la luz, tal vez estas partículas hayan empezado a acumularse bajo la influencia de las ondulaciones primordiales, formando rápidamente semillas del tamaño de galaxias. Luego, dentro de los 1000 millones de años que siguieron al Big Bang se formaron galaxias. Más tarde se formarían los cúmulos y supercúmulos galácticos.La simulación por ordenador demostró que los modelos basados en materia oscura fría produce una estructura a gran escala del Universo más fiable que los basados en materia caliente.El problema que se nos plantea ahora es buscar posibles candidatos de materia oscura fría. Los cosmólogos aparecen con una familia de partículas hipotéticas: las WIMP (partículas masivas de interacción débil); deben ser estables y tener una larga vida, poseer la misma masa y sólo pueden interactuar débilmente con la materia bariónica. Descienden de las grandes teorías unificadas y supersimétricas. Al igual que el concepto de antimateria dado a conocer por Dirac (década de 1920), la teoría de la supersimetría sostiene que para toda partícula ordinaria existe una partícula especular simétrica. Por ejemplo, cada fermión (quarks, leptones,...) tiene su contrapartida en la forma de un bosón (fotones, gluones): para cada fotón hay, en teoría, una partícula supersimétrica, el fotino; para cada quarks, un squarks; para cada neutrino, un sneutrino,... Sin embargo, todavía no se ha detectado

ninguna de estas partículas.Existen otros candidatos, no WIMP, a materia oscura fría, como un neutrino pesado o una pequeña partícula llamada axión: El neutrino pesado poseería el doble de masa que el protón, no siendo así un verdadero neutrino, y además, su existencia requeriría una revisión de la física de partículas.El axión tendría una masa menor que la mil millonésima parte de la del electrón, y prácticamente una vida infinita.La teoría dice que estas partículas se formaron en grandes cantidades en la época en que los protones y neutrones se formaban del agregado de quarks, e incluso pudo ser la forma dominante de materia en ese tiempo.Para finalizar, la lista de candidatos continua ampliándose: "pepitas de quark", pequeños agujeros negros,...

NEUTRINO

Primera observación de un neutrino.

Los neutrinos son partículas subatómicas de tipo fermiónico, de carga neutra y espín 1/2. Los últimos estudios han confirmado que los neutrinos tienen masa, aunque ésta no se conoce con exactitud. Su valor, en todo caso, sería muy pequeño habiéndose obtenido tan sólo cotas superiores con valores aproximadamente 200.000 veces más pequeños que la masa del electrón. Además, su interacción con las demás partículas es mínima por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla. La masa del neutrino tiene importantes consecuencias en el modelo estándar de física de partículas ya que implicaría la posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos existentes en un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos.En todo caso, los neutrinos no se ven afectados por las fuerzas electromagnética o nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria.

Historia del neutrino

El neutrino fue propuesto por primera vez en 1930 por Wolfgang Pauli para compensar la aparente pérdida de energía y momento lineal en la desintegración β de los neutrones

Pauli interpretó que tanto la masa como la energía serían conservadas si una partícula hipotética denominada «neutrino» participase en la desintegración incorporando las cantidades perdidas. Desgraciadamente la partícula prevista había de ser muy escurridiza, sin masa, ni carga, ni interacción fuerte por lo que con los medios de la época no podía ser detectada. Esto era el resultado de una sección eficaz reducidísima (

). La idea quedó pues aparcada durante 25 años.

De hecho, la posibilidad de que un neutrino interactúe con la materia es muy pequeña. Se necesitaría un bloque de plomo de una longitud de un año luz para detener la mitad de los neutrinos que lo atravesasen.

En 1956 Clyde Cowman y Frederick Reines demostraron su existencia experimentalmente. Lo hicieron bombardeando agua pura con un haz de 1018 neutrinos por segundo. Observaron la emisión de fotones subsiguiente y así quedó determinada su existencia. Véase el experimento del neutrino.

En 1987 Leon Max Lederman, Melvin Schwartz y Jack Steinberger descubrieron los dos restantes tipos de neutrinos: tauónicos y muónicos.

Clases de neutrinos

Existen tres tipos de neutrinos asociados a cada una de las familias leptónicas (sabores): neutrino electrónico ( e ), neutrino muónico ( ) y neutrino tauónico ( ) más sus respectivas antipartículas.

Los neutrinos pueden pasar de una familia a otra (cambiar de sabor) en un proceso conocido como oscilación de neutrinos. La oscilación entre las distintas familias se produce aleatoriamente, y la probabilidad de cambio parece ser más alta en un medio material que en el vacío. Dada la aleatoriedad del proceso, las proporciones entre cada uno de los sabores tienden a repartirse por igual (1/3 del total para cada tipo de neutrino)

Fermión Símbolo Masa

Familia del electrón

Neutrino electrónico < 2.5 eV

Antineutrino electrónico < 2.5 eV

Familia del muón

Neutrino muónico < 170 keV

Antineutrino muónico < 170 keV

Familia del tau

Neutrino tauónico < 18 MeV

Antineutrino tauónico < 18 MeV

a medida que se producen sucesivas oscilaciones. Fue este hecho el que permitió considerar por primera vez la oscilación de los neutrinos, ya que al observar los neutrinos procedentes del Sol (que deberían ser principalmente electrónicos) se encontró que sólo llegaban un tercio de los esperados. Los dos tercios que faltaban habían oscilado a los otros dos sabores y por tanto no fueron detectados. Esto es el llamado "Problema de los neutrinos solares". La oscilación de los neutrinos implica directamente que éstos han de tener una masa no nula, ya que el paso de un sabor a otro sólo puede darse en partículas masivas. El descubrimiento de la masa del neutrino permitió teorizar que éste podría "mutar" a cualquiera de las otras familias. Este fenómeno se conoce como oscilación de neutrinos y algunos experimentos recientes parecen confirmarlo. La citada oscilación consiste en que los neutrinos varían entre sus distintas clases (también llamadas sabores) aleatoriamente. La probabilidad de cambio parece ser más alta en un medio material que en el vacío, por lo que la mayoría transmutan en el Sol. En cualquier caso, si transcurre el tiempo suficiente las cantidades de estos tienden a repartirse por igual por lo que al final tenemos una mezcla de 1/3 de cada tipo. De hecho, con la reciente detección de los neutrinos solares se ha observado, justamente, que nos llegan 1/3 de los previstos. La escasa detección de neutrinos solares fue, de hecho, lo que motivó a sugerir la oscilación.

Implicaciones astrofísicas de la masa del neutrino

En el modelo estándar se consideraba inicialmente al neutrino como a una partícula sin masa. De hecho, en muchos sentidos se la puede considerar de masa nula pues ésta es, por lo menos diez mil veces menor que la del electrón. Esto implica que los neutrinos viajan a velocidades muy cercanas a la de la luz. Por ello, en términos cosmológicos al neutrino se le considera materia caliente, o materia relativista. En contraposición la materia fría sería la materia no relativista. En 1998, durante la conferencia 0-mass neutrino, se presentaron los primeros trabajos que mostraban que estas partículas tienen una masa ínfima. Previamente a estos trabajos se había considerado que la hipotética masa de los neutrinos podía tener una contribución importante dentro de la materia oscura del Universo. Sin embargo, resultó que la masa del neutrino era insuficiente, demasiado pequeña para ser siquiera tenida en cuenta en la ingente cantidad de materia oscura que se calcula que hay en el universo. Por otro lado, los modelos de evolución cosmológica no cuadraban con las observaciones si se introducía materia oscura caliente. En ese caso las estructuras se formaban de mayor a menor escala. Mientras que las observaciones parecían indicar que primero se formaron las agrupaciones de gas, luego estrellas, luego proto galaxias, luego cúmulos, cúmulos de cúmulos, etc. Las observaciones, pues, cuadraban con un modelo de materia oscura fría. Por estos dos motivos se desechó la idea de que el neutrino contribuyera de forma destacada a la masa total del universo.

Fuentes de neutrinos

El Sol

Generación de neutrinos solares en las cadenas protón-protón

El Sol es la más importante fuente de neutrinos a través de los procesos de desintegración beta de las reacciones que acaecen en su núcleo. Como los neutrinos no interaccionan fácilmente con la materia, escapan libremente del núcleo solar atravesando también la Tierra. Aparte de las reacciones nucleares, hay otros procesos generadores de neutrinos, los cuales se denominan neutrinos térmicos ya que, a diferencia de los neutrinos nucleares, absorben parte de la energía emitida por dichas reacciones para convertirla en neutrinos. De esta forma, una parte de la energía fabricada por las estrellas se pierde y no contribuye a la presión, siendo la razón por la que se dice que los neutrinos son sumideros de energía. Su contribución a la energía emitida en las primeras etapas (secuencia principal, combustión del helio) no es significativa, pero en los colapsos finales de las estrellas más masivas, cuando su núcleo moribundo se encuentra a elevadísimas densidades, se producen muchos neutrinos en un medio que ya no es transparente a ellos, por lo que sus efectos se tienen que tener en cuenta.

Según los modelos solares, se debería recibir el triple de neutrinos que se detectan, ausencia que es conocida como el problema de los neutrinos solares. Durante un tiempo se intentó justificar este déficit revisando los modelos solares. El Sol quema el hidrógeno principalmente mediante dos cadenas de reacciones, la PPI y la PPII. La primera emite un neutrino y la segunda dos. Las hipótesis que se plantearon fueron que, quizá, la PPII tuviera una ocurrencia menor a la calculada debido a una falta de helio en el núcleo favorecido por algún tipo de mecanismo (frenado de la rotación por viscosidad) que mezclara parte del helio producido con el manto lo cual reduciría la cadencia de la PPII. Actualmente el problema va camino de resolverse al plantearse la teoría de la oscilación de neutrinos.

Fuentes humanas

Las principales fuentes de neutrinos artificiales son las centrales nucleares, las cuales pueden llegar a generar unos 5·1020 anti-neutrinos por segundo, y en menor medida, los aceleradores de partículas.

Fenómenos astrofísicos

En las supernovas tipo II son los neutrinos los que provocan la expulsión de buena parte de la masa de la estrella al medio interestelar. La emisión de energía en forma de neutrinos es enorme y sólo una pequeña parte se transforma en luz y en energía cinética. Cuando sucedió la SN 1987A los detectores captaron el débil flujo de neutrinos procedentes de la lejana explosión.

La Tierra y la atmósfera

Las reacciones de desintegración beta de isótopos radiactivos terrestres proporcionan una pequeña fuente de neutrinos.

nucleosintesis

La nucleosíntesis es el proceso de creación de nuevos núcleos atómicos a partir de los nucleones preexistentes (protones y neutrones) para llegar a generar el resto de los elementos de la tabla periódica. Los nucleones primigenios preexistentes se formaron a partir del plasma de quarks-gluones del Big Bang cuando se enfrió por debajo de los diez millones de grados, este proceso se puede llamar nucleogénesis, la generación de nucleones en el Universo. La consecuente nucleosíntesis de los elementos (incluyendo, por ejemplo, todo el carbono y todo el oxígeno) ocurre principalmente en el interior de las estrellas por fusión o fisión nuclear.

Procesos

Hay varios procesos astrofísicos que se piensa que son responsables para la nucleosíntesis en el Universo. La mayoría de éstos ocurren en la materia caliente dentro de las estrellas. Los sucesivos procesos de fusión nuclear que ocurren dentro de las estrellas son conocidos como quemado de hidrógeno (vía la cadena protón-protón) o el ciclo CNO, a la fusión del helio, a la combustión del carbono, a la combustión del neón, combustión del oxígeno y a la combustión del silicio. Estos procesos pueden crear elementos como el hierro o el niquel en la región en que los isótopos tienen la energía de enlace por nucleón más alta. Los elementos más pesados se pueden ensamblar dentro de las estrellas por el proceso de captura de neutrones conocido como el proceso s o en un entorno explosivo, como el de las supernovas mediante varios procesos. Algunos de los más importantes son el proceso r que provoca las capturas rápidas de neutrones, el proceso rp que provoca las capturas rápidas de protones y el proceso p (algunas veces

conocido como proceso gamma) que provoca la fotodisgregación de los núcleos existentes.

Tipos de nucleosíntesis

Se conocen cuatro tipos de nucleosíntesis.

1.Nucleosíntesis del Big Bang

La nucleosíntesis del Big Bang ocurrió en los primeros tres minutos del Universo y es responsable de las relaciones de abundancia del H-1 (protio), H-2 (deuterio), He-3 y He-4, en el Universo [1]. Aunque el He-4 continúa siendo producido por otros mecanismos (como la fusión estelar y la descomposición alfa) y ciertas cantidades de H-1 se siguen produciendo por escamado y ciertos tipos de descomposición radiactiva (emisión de protones y neutrones). Gran parte de la masa de estos isótopos en el Universo y todas las cantidades insignificantes de He-3 y deuterio producidas por procesos raros (como la descomposición de racimos), se piensa que son producidas en el Big Bang. Los núcleos de estos elementos, junto con algunos de Li-7 se cree que se formaron cuando el Universo tenía entre 100 y 300 segundos, después de que el plasma quark-gluón primigenio se congelara para formar protones y neutrones. Debido al periodo tan corto en que ocurrió la Nucleosíntesis del Big Bang antes de ser parada por la expansión y el enfriamiento, no se pudo formar ningún elemento más pesado que el litio. Los elementos formados durante este periodo estaban en estado de plasma y no se pudieron enfriar al estado de átomos neutros hasta mucho después.

Características de la Nucleosíntesis del Big Bang [editar]

Hay dos características importantes de la Nucleosíntesis del Big Bang:

Duró sólo unos tres minutos (durante el periodo entre 100 y 300 segundos del inicio de la expansión del espacio), después de lo que la temperatura y la densidad del Universo cayeron por debajo de lo que se requería para la fusión nuclear. La brevedad de la nucleosíntesis es importante porque se evitan los elementos más pesados que el berilio de formarse mientras que al mismo tiempo se permite la existencia de elementos luminosos incombustibles, como el deuterio

Se extendió, rodeando el Universo entero.

El modelo estándar del Big Bang asume la existencia de tres familias de neutrinos (asociadas al electrón, el muón y el tau), así como un valor concreto de la vida media del neutrón (una estimación reciente la sitúa en τ = 886,7 ± 1,9 s). En este contexto, los cálculos de nucleosíntesis primordial dependen principalmente de un único parámetro: la proporción entre el número de bariónes y fotones en el universo, η. Este parámetro se corresponte con la temperatura y la densidad del Universo primigenio y permite determinar las condiciones bajo las que ocurrió la fusión nuclear. De esto se pueden derivar las abundancias de los elementos. Aunque la relación de bariones por fotón es importante para determinar las abundancias elementales, los valores precisos hacen que existan pequeñas diferencias en el dibujo completo. Sin mayores cambios para la propia teoría del Big Bang, la Nucleosíntesis dará resultados en masas abundantes de aproximadamente un 75% de H-1, un 25% de He-4 y un 0.01% de Deuterio y un podo

(en el orden de 10-10) de Litio y Berilo y nada de otros elementos. Que las abundancias observadas en el Universo son consitentes con estos números se considera una fuerte prueba de la teoría del Big Bang.

En este campo es habitual hablar de porcentajes por masa, de tal manera que el 25% de He-4 significa que el 25% de la masa forma He-4. Si se recalcula el número átomo por átomo o mol por mol, el porcentaje de He-4 sería menor.

Secuencia de la nucleosíntesis

La Nucleosíntesis del Big Bang empieza sobre un minuto después del Big Bang, cuando el Universo se ha enfriado lo suficiente como para formar protónes y neutrónes estables después de la bariogénesis. Las abundancias relativas de estas partículas siguen los argumentos termodinámicos sencillos, combinados con el hecho de que la temperatura media del Universo cambia a través del tiempo (si las reacciones necesarias para alcanzar el termodinámicamente favorecido equilibrio, los valores son demasiado pequeños comparados con los cambios de temperatura provocados por la expansión, las abundancias permanecerían en algún valor específico sin equilibrio). Combinando la termodinámica y los cambios traídos en la expansión cósmica, se puede calcular la fracción de protones y neutrones basada en la temperatura en este punto. Esta fracción favorece a los protones, porque las grandes masas de neutrones resultan de la conversión de neutrones a protones con una vida media de unos 15 minutos. Una característica de la Nucleosíntesis es que las leyes y las constantes físicas que gobiernan el comportamiento de la materia a estos niveles de energía están muy bien comprendidos e incluso la Nucleosíntesis carece de las incertidumbres especulativas que caracterizan los primeros periodos en la vida del Universo. Otra característica es que el proceso de nucleosíntesis está determinado por las condiciones en las que empezó esta fase de la vida del Universo, haciendo que lo que ocurriera antes fuera irrelevante. Según se expande el Universo, se enfría. Los neutrones libres y los protones son menos estables que los núcleos de Helio y los protones y neutrones tienen una fuerte tendencia a formar He-4. Sin embargo, el He-4 antiguo necesita el paso intermedio de formar el deuterio. En ese momento en que ocurre la nucleosíntesis, la temperatura es suficientemente alta para la energía media por partícula para ser mayor que la energía de enlace del deuterio. Además, cualquier deuterio que se formara se destruiría inmediatamente (una situación conocida como el cuello de botella del deutrio). Así, la formación de He-4 se retrasa hasta que el Universo se vuelva lo suficientemente frío como para formar deuterio (aproximadamente T = 0.1 MeV), cuando hay una ráfaga repentina de formación de elementos. Poco después, tres minutos después del Big Bang, el Universo está demasiado frío para que ocurra cualquier fusión nuclear. En este punto, las abundancias elementales son fijadas y sólo cambian como productos de la radioactividad de la descomposición de la Nucleosíntesis (como el tritio).1

En estos momentos (era leptónica), el Universo era una mezcla de diferentes partículas, donde la proporción aproximada entre bariones y fotones era η = 10-10. En esta fase, el ritmo de expansión del Universo era mayor que las escalas de tiempo de las diversas interacciones (electromagnética, fuerte o débil) y por tanto las reacciones nucleares se llevaban a cabo tanto en un sentido como en otro, y se mantenía por tanto el equilibrio entre especies. Cuando el ritmo de expansión es inferior a alguna interacción se produce el desacoplamiento. A los 0,1 segundos el Universo se había enfriado hasta una temperatura de 3·1010 K (unos 4 MeV). El tiempo característico de las interacciones

débiles es proporcional a T5, y por tanto menos sensible a los cambios de temperatura: los neutrinos dejaron de estar en equilibrio y se desacoplaron, comenzando a expandirse adiabáticamente a una temperatura inversamente proporcional al tamaño del Universo. Otras formas de interacción débil, como neutrón + positrón <--> protón + antineutrino aún eran suficientemente rápidas como para mantener un equilibrio entre neutrones y protones. Otros autores han sugerido escenarios alternativos.

La existencia de inhomogeneidades habría tenido una enorme repercusión en la nucleosíntesis primordial. Un segundo después del Big Bang (T = 1010 K, 1 MeV), las reacciones que mantenían el equilibrio entre neutrones y protones se volvieron más lentas que la expansión. La proporción n/p se congeló en torno a 0,18. De esta manera, el mayor contenido de protones daría como resultado la abundancia de hidrógeno y helio. A los 10 segundos, con T = 3·109 K, 0,5 MeV, los fotones dejaron de ser lo suficientemente energéticos para crear pares electrón-positrón. Se produjo una aniquilación de pares que dio lugar a una proporción de un electrón por cada 109

fotones. Éste fue el fin de la era leptónica, dando lugar a la era de la radiación, que duró hasta pasados 100.000 años desde el Big Bang, momento en el que la materia y la energía se desacoplaron, a una temperatura de unos 3000 K, y produjeron la radiación de fondo, que actualmente, debido al desplazamiento al rojo, tiene una temperatura de antena de unos 2,7 K.

Durante la era de la radiación no se pudo producir deuterio u otros núcleos más pesados, hasta que la temperatura descendió a 9·108 K (0,1 MeV), unos 200 segundos después del Big Bang. En este momento la síntesis del deuterio se produjo en cantidades apreciables y comenzó la nucleosíntesis primordial. El deuterio se combinó con los protones, dando lugar al 3He. Poco después la mayor parte de neutrones se integraron dando lugar al 4He. Con una proporción n/p = 0,15, ligeramente tras la 'congelación', la proporción entre el hidrógeno y el 4He es de 3 a 1. Tal y como anticiparon Enrico Fermi y sus colaboradores, como hay núcleos atómicos estables de masa atómica 5 y 8, la actividad nuclear se detuvo en el 4He, debido a que la combinación de las dos especies más abundantes, hidrógeno y 4He producen un núcleo inestable de masa atómica 5.

La síntesis finalizó 1000 segundos después del Big Bang, a una temperatura de 3·108 K. Posteriormente, la desintegración del tritio en 3He, mientras los núcleos atómicos de masa 7 acabaron transformados en 7Li, produjeron un Universo compuesto mayoritariamente por hidrógeno y 4He, con trazas de deuterio, 3He y 7Li. La resta de elementos de la tabla periódica se sintetizaron posteriormente mediante procesos de nucleosíntesis estelar, auténticos hornos nucleares.

2.Nucleosíntesis estelar

La nucleosíntesis estelar ocurre en las estrellas durante el proceso de evolución estelar. Es responsable de la generación de la mayor parte de los elementos ligeros y medianos y de una minoría de los elementos pesados por procesos de fusión nuclear a partir del H y del He. De particular importancia es el carbono, porque su formación a partir del He es un cuello de botella en el proceso completo. El carbono es también el elemento principal utilizado en la producción de neutrones libres en las estrellas, dando pie al proceso s que provoca la absorción lenta de neutrones para producir elementos más pesados que el hierro y el niquel (Fe-57 y Ni-62). El carbono y otros elementos formados por este proceso son también fundamental para la vida. Los productos de la

nucleosíntesis estelar se distribuyen generalmente en el Universo como nebulosas planetarias o a través de viento solar. La primera prueba directa de que la nucleosíntesis ocurre en las estrellas fue la detección de tecnecio en la atmósfera de una gigante roja a principios de los años 1950.2 Como el tecnecio es radiactivo, con una vida media mucho menor que la edad de las estrellas, su abundancia tiene que reflejar su creación en esa estrella durante su tiempo de vida. Menos dramáticas pero igualmente convincentes son las grandes sobreabundancias de ciertos elementos estables específicos en una atmósfera estelar. Un caso históricamente importante fue la observación de abundancias de bario entre 20-50 veces mayor que en las estrellas no desarrolladas, que es la prueba de la existencia del proceso s dentro de esa estrella. Muchas pruebas modernas aparecen en la composición del isótopo o en el polvo de estrellas, granos sólidos condensados de los gases de estrellas individuales que han sido extraidos de meteoritos. El polvo de estrellas es un componente del polvo interestelar. Las composiciones isotópicas medidas demuestran muchos aspectos de la nucleosíntesis dentro de las estrellas desde que las motas de polvo estelar se condensan.3

3.Nucleosíntesis explosiva

Incluye la nucleosíntesis de supernovas y produce los elementos más pesados que el hierro mediante una intensa ráfaga de reacciones nucleares que típicamente duraron apenas unos segundos durante la explosión del corazón de la supernova. En entornos explosivos de supernovas, los elementos entre el silicio y el niquel se sintetizan por fusión rápida. También dentro las supernovas pueden ocurrir procesos de nucleosíntesis, como el proceso r, en el que se producen muchos isótopos ricos en neutrones de elementos más pesados que el níquel por absorción rápida de neutrones libres lanzados durante las explosiones. Es responsable de nuestra cohorte natural de elementos radiactivos, como el Uranio y el Torio, como muchos de los isótopos ricos en neutrones de cada elemento pesado. El proceso rp implica la absorción rápida de protones libres, así como neutrones, pero el papel que juega es menos seguro. La Nucleosíntesis explosica ocurre demasiado rápido como para que la descomposición radiactiva incremente el número de neutrones, de tal manera que muchas abundancias de isótopos tienen el mismo número de protones y neutrones al ser sintetizados. Como el Ti-44, Cr-48, Fe-52 y Ni-56, todos ellos se descomponen después de la explosión para crear isobaras abundantes estables en cada peso atómico. Muchas descomposiciones están acompañadas por la emisión de líneas de rayos gamma que permiten identificar el isótopo que acaba de ser creado en la explosión. La prueba más convincente de la nucleosíntesis explosiva en supernovas ocurrió en 1987 cuando se detectaron las líneas de rayos gamma emergiendo de la supernova 1987A. Las líneas de rayos gamma identifican el Co-56 y el Co-57, cuya vida media radiactiva limita su edad en torno a un año, probando que el Fe-56 y el Fe-57 se crearon a partir de padres radioactivos. Este afecto de astronomía nuclear se predijo en 19694 como un camino para confirmar la nucleosíntesis explosiva de los elementos y que las predicciones juegan un papel importante en los planes para el éxito del Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA. Otras pruebas de la nucleosíntesis explosiva se encuentran en los granos de polvo estelar que condensados en el interior de las supernovas se expandieron y se enfiraron. En particular, el Ti-44 radioactivo fue medido para ser muy abundante dentro de los granos del polvo de estrellas de las supernovas en el momento que se condensaron durante la expansión de las supernovas,5 confirmando una predicción de 1975 para identificar el polvo de estrellas de supernovas. Otras relaciones inusuales de isótopos en estos gránulos revelan aspectos específicos de la nucleosíntesis explosiva.

4.Espalación de rayos cósmicos

La espalación de rayos cósmicos produce algunos de los elementos más ligeros presentes en el Universo (aunque no una cantidad significante de deuterio). Gran parte de la espalación se cree responsable de la generación de todo o casi todo el He-3 y los elementos litio, berilio y boro. Este proceso resulta del impacto de los rayos cósmicos contra la materia interestelar, fragmentándose los núcleos de carbono, nitrógeno y oxígeno presentes en los rayos cósmicos. Hay que notar que el Be y el B no se producen de manera significativa en procesos de fusión estelar, porque la inestabilidad de cualquier Be-8 formado de dos núcleos de He-4 previene la reacción simple de dos partículas construida de estos elementos.

2.-El Origen Del Sistema Solar

a. Primer enfoque sobre el origen del sistema planetario solar

Después de la gran explosión (Big Bang en Inglés) que dio origen a nuestro universo, grandes masas individuales compuestas básicamente de partículas subnucleares (quarks) dominaban el espacio en expansión. Estas inmensas masas de gas y partículas fueron precursoras de las galaxias, las cuales están constituidas por conjuntos estelares, uno de los cuales es nuestro sistema solar. Nuestro sistema solar se generó a partir de una masa caliente de gas y polvo (nebulosa), dentro de la Vía Láctea (nuestra galaxia). Esta nebulosa de gas y polvo colapsó a su centro por efecto de su propia gravitación y por las ondas de densidad generadas por el movimiento rotatorio de nuestra galaxia espiral. Debido a este colapso hacia su centro, la masa se calentó. Esta masa, llamada nebulosa solar, aumentó su movimiento rotacional a medida que se contraía debido a la conservación del momento angular. La gravedad, el movimiento de rotación y la presión del gas causaron que la masa se aplanara, formando un disco con un abultamiento en el centro. Este abultamiento generaría al sol, mientras que el disco periférico daría lugar a los planetas y demás cuerpos celestes de nuestro sistema. A medida que la masa se contraía, las masas individuales rotatorias colapsaban debido a la fuerza gravitacional y a las inestabilidades provocadas por el movimiento rotatorio. Cabe mencionar que el disco periférico al protosol se ahusó, es decir, adquirió forma de un bucle espiral con la parte media más abultada. Este disco de masas individuales (protoplanetas) daría lugar a los planetas. En esta fase, en la nebulosa solar, se generaron el agua y los compuestos orgánicos necesarios para el ensamble de los seres vivos. A la masa central se le denomina protosol porque generaría al sol, en tanto que a las condensaciones individuales del disco se les llama protoplanetas, pues darían lugar a los planetas.

Formación del sistema solar

Esta etapa dio lugar a una conflagración planetaria, durante la cual los planetas y el sol fueron bombardeados por cuerpos más pequeños, como cometas, partículas de polvo y meteoritos. También ocurrió la captura de productos químicos por el efecto gravitacional de los planetas, algunos en forma de microesferas y otros en estado gaseoso. En la Tierra ocurrió que, conforme el exceso de calor se disipaba hacia el Cosmos, el agua en estado gaseoso comenzó a condensarse en pequeñas gotas que se precipitaban al suelo en un movimiento de vaivén, pues al aproximarse al suelo sobrecalentado de la Tierra, de inmediato volvían a evaporarse para volver a la estratosfera, donde volvían a condensarse para precipitarse nuevamente. Este vaivén de gotas de agua ayudó a enfriar la corteza terrestre, poco a poco, a través de miles de años, hasta que el agua líquida pudo depositarse en cuencas, formando así a los océanos, lagos, charcas, etc. El agua arrastró consigo todos los compuestos orgánicos e inorgánicos necesarios para el acoplamiento de los seres vivos. En la Tierra, sobre rocas húmedas, en charcas, lagunas, lagos y océanos, las microesferas formaron una nata viscosa que originaría la estructuración de los protobiontes. Luego los protobiontes dieron lugar a los arqueobiontes, los cuales fueron las células primitivas de las cuales descendemos todos los seres vivientes del planeta.

b. Segundo enfoque sobre el origen del sistema solar

Hace unos seis mil millones de años, la zona conocida como El Sistema Solar era una nube de Hidrógeno con un poco de Helio y algunos rastros de otros elementos.Debido a la atracción gravitatoria esa nube de gas comenzó a aglomerarse en el centro. Conforme la materia caía hacia el interior de la nube la presión fue haciéndose cada vez más grande. Al mismo tiempo, como los átomos llevaban un movimiento propio antes de comenzar a caer, la nube comenzó a girar sobre sí misma. Los remolinos de la caida de nubes de gas se formaban en todas las direcciones pero el choque entre unas y otras corrientes hizo que las corrientes más débiles se desviasen para unirse a las corrientes más fuertes, hasta que por fin todas las corrientes de gases se unieron en un único remolino de gas que giraba en una dirección determinada, el mismo plano en el que hoy en día aún sigue girando el Sol. En esta nube de gases se volvió a repetir, a escala más reducida, el mismo proceso formándose nubes más pequeñas que giraban sobre sí mismas al tiempo que se trasladaban alrededor de la nube central. Se formaron varios cientos de planetesimales girando sobre sí mismos y viajando alrededor de la nube central, pero los planetesimales más grandes, al pasar cerca de los más pequeños los hacían salirse de su órbita. En la zona media del sistema solar, a mitad de camino entre el centro y el borde de la nube primigenia, se formaron dos planetas gigantescos que absorbieron la mayor parte de los gases que existían en esa zona.Había otros muchos planetesimales que se habían formado en el Sistema, pero la masa gigantesca de Júpiter y Saturno "barrieron" sus órbitas de tal forma que los planetesimales más cercanos fueron absorbidos por Júpiter y Saturno haciéndose ellos mismos aún más masivos.Pero a mayores distancias, tanto en la parte interior como en la exterior, aún quedaban muchos más planetesimales.Aún a larga distancia los efectos gravitatorios de Júpiter y Saturno se hacían sentir eliminando los planetesimales que ocupaban órbitas armónicas. Si un planeta interior tenía un período orbital tal que su año durase exactamente la mitad, o un cuarto, o un quinto, o una fracción exacta cualquiera del año de Júpiter o Saturno, eso hacía que su afelio cada X años coincidiría con la distancia más corta a Júpiter. El efecto de este acercamiento en un año determinado apenas sería apreciable, pero si cada cuatro años, por ejemplo, el acercamiento se volvía a repetir en condiciones muy similares, el efecto acumulativo de la atracción de Júpiter iría alargando la órbita del planeta interior hasta que en unos pocos millones de años su órbita dejase de ser estable, corriendo el peligro de estrellarse con otros planetas o incluso ser absorbido por los mismos Júpiter y Saturno.Por ese motivo se produjeron varias catástrofes planetarias en las que diversos planetesimales chocaban entre sí para unirse en planetesimales más grandes. Conforme estos planetesimales avanzaban a través de la nebulosa solar eran bombardeados por partículas y meteoritos que provocaban un calentamiento de la materia que los formaba al mismo tiempo que los frenaban, lo que ocasionaba que los planetesimales más pequeños cayesen hacia los mayores.Al final, tras varios cientos de millones de años de evolución planetaria, el sistema solar estaba compuesto por un centro masivo pero aún apagado, un par de gigantescos planetesimales (Júpiter y Saturno), cuatro planetas interiores (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) y dos exteriores (Urano y Neptuno). El destino probable de aquellos planetesimales hubiera sido seguir siendo frenados por la nebulosa solar hasta que primero los planetesimales más pequeños, luego los mayores, cayeran en la nube central.Solo una cosa evitó que se produjera este fin:

La formación del Sol

A pesar de la enorme masa que representaban los planetesimales que se habían formado, ésto no era más que una minúscula fracción de la cantidad de masa que se había acumulado en el centro del sistema. Esta masa era tan grande que la fuerza gravitatoria alcanzó proporciones gigantescas, y la presión que se acumuló en su centro fue tanta que ni siquiera los electrones eran capaces de soportar la presión de los miles de kilómetros de gas que tenían sobre ellos.Al final hasta los mismos átomos cedieron. Incapaces de soportar semejante presión los átomos de hidrógeno comenzaron a fusionarse para formar atomos de helio. Esta fusión nuclear, similar a la que se produce en una bomba de Hidrógeno, provocó el encendido del Sol.El Sol se encendió, pero sólo en su interior, había miles de kilómetros de distancia hasta su superficie, por eso la explosión nuclear se extendió por todo el interior del Sol pero la presión del gas que tenía encima impedía que la explosión alcanzara la superficie, y mientras tanto la suma de la presión gravitatoria desde fuera y la presión explosiva desde dentro del Sol mantuvieron encendida la llama atómica aunque la superficie del Sol siguió siendo una superficie apagada. Seguramente hicieron falta varios siglos para que la llama atómica alcanzara la superficie haciendo que por primera vez la luz solar iluminase el interior del sistema solar.Lo que se podría haber visto en ese momento no era más que una niebla blanquecina, una nebulosa de polvo y gases con leves trazas de átomos más pesados. A través de esa niebla hubiera sido imposible vislumbrar los planetesimales, planetas y satélites que se habían formado, pero todos ellos estaban allí, aún formándose y constantemente bombardeados por los millones de fragmentos que aún quedaban como restos de la gran cantidad de planetesimales que no habían conseguido formar planetas o planetas que habían sido desintegrados por las catástrofes planetarias que se habían producido.A medida que la llama atómica atravesaba el manto solar, su avance iba siendo cada vez más rápido al soportar cada vez menos presión. Cuando por fin llegó a la superficie la explosión pudo encontrar una salida a su propia presión interior expulsando ingentes cantidades de partículas, átomos y gases más allá de la superficie solar.La fuerza gravitatoria del sol era tan grande que los gases más pesados no conseguían escapar pero la presión del horno nuclear empujaba constantemente a las partículas y átomos más ligeros empujándolos incesantemente lejos del Sol. Estas partículas que se "derramaban" desde el Sol, empujadas por su propia radiación interna, formaron un "Viento Solar" que barrió el sistema empujando las partículas ligeras que encontraba en su camino. Si un hipotético observador hubiese estado en aquel momento contemplando el proceso desde una distancia de un par de días*luz sobre el plano de la elíptica, podría haber sido testigo de lo siguiente.Al principio sólo habría visto una nube oscura que ocultaba el fondo estelar. Sería el único indicio de que allí había "algo". De vez en cuando podría ser testigo de pequeños destellos producidos por el choque de meteoritos al caer en la atmósfera de algún planetesimal. Desde el centro de la nube, de repente, llegaría algún destello más brillante. Ese destello desaparecería y volvería a aparecer varias veces durante varios años hasta que al final se hiciera mucho más fuerte encendiendo toda la superficie del Sol. El Sistema Solar se vería entonces como una nebulosa muy similar en su forma a una galaxia aunque de un tamaño más reducido. Aún a través de esta nebulosa resultaría imposible ver los planetas, pero sí sería posible ver remolinos en las nubes entre los que podríamos reconocer los remolinos generados por Júpiter y Saturno. Los remolinos correspondientes a los planetas más pequeños serían mucho más difíciles de ver.

Al cabo de algunos años veríamos el primer cambio, cuando a través del centro del Sistema veamos una estrella gigantesca, el Sol. Antes sólo habíamos visto su resplandor, pero ahora podremos ver directamente el brillo de su superficie. A su alrededor veremos un anillo brillante, el frente de empuje del viento solar al ir barriendo la nebulosa. Al aumentar el tamaño de ese anillo, a través de su interior podremos ver por primera vez las estrellas que hay al otro lado, hasta ahora la nebulosa nos había impedido verlas. Como los planetas. Pero a medida que el frente del viento solar se vaya alejando irán quedando detrás los planetas interiores, Mercurio, Venus, La Tierra con su gigantesco satélite, Marte. El frente seguirá creciendo hasta dejar a la vista los planetas gigantes, Júpiter y Saturno, y los exteriores, Urano y Neptuno.En ese primer barrido el viento solar habrá empujado hacia el exterior casi todas las partículas, átomos y moléculas ligeras que no estuviesen dentro de ningún planeta.Las partículas más pesadas serían barridas a lo largo de los más de cuatro mil millones de años transcurridos desde entonces, y todas esas partículas han ido a formar una nube a billones de kilómetros de distancia del Sol. Esta nube rodea el sistema solar como un anillo de polvo y en él también se han formado remolinos y se han creado cuerpos más o menos masivos y alguna vez que otra uno de estos cuerpos es desviado de su órbita por otro cuerpo similar y cae hacia el Sol en una órbita sumamente excéntrica. Formados en su mayor parte por los mismos elementos que había en el origen de nuestro sistema, esas bolas de "hielo sucio" atravesarán el firmamento formando lo que desde la antigüedad se han dado en llamar cometas. Pero la consecuencia más importante que tuvo el encendido del Sol fue la limpieza del sistema solar. El viento solar barrió todo el polvo que frenaba las órbitas de los planetas y debido a ello los planetas existentes en ese momento han dejado de ser frenados para caer hacia el centro del sistema. Al contrario, el efecto gravitatorio que se produce entre los diversos planetas y satélites ha hecho que en algunos casos las distancias orbitales aumenten en lugar de disminuir. Así es el caso de la Luna con respecto a la Tierra. Estando ya en una situación muy cercana a que ambos cuerpos chocasen entre sí, la desaparición del polvo interplanetario frenó esa caída, y desde entonces la distancia de la Tierra a la Luna ha ido aumentando apreciablemente.

La formación de los Planetas

Los planetesimales eran nubes de gases que se aglomeraban debido a su propia fuerza gravitatoria. El gas que los formaba contenía todos los elementos estables del universo aproximadamente en la misma proporción en que esos elementos existen hoy en día, es decir, un 92% de Hidrógeno, 7% de Helio y un 1% de los demás elementos.De este 1%, había aproximadamente un 50% de oxígeno, 20% de Neón, 15% de Nitrógeno, 8% de Carbono, 2% de Silicio, 2% de Magnesio, 1,5% de Hierro, 1% de Azufre, y el 0,5% restante era una mezcla de Argón, Aluminio, Calcio, Sodio, Niquel, Fósforo y demás elementos en proporciones cada vez menores.Sin embargo, a pesar de suponer un porcentaje tan reducido, la masa total de cada uno de los planetesimales era tan grande que la cantidad de Níquel o Fósforo, por ejemplo, en cada uno de ellos era gigantesca, capaz de formar una esfera de centenares de kilómetros de radio.El calor y la presión provocaron diversas reacciones químicas que propiciaron la formación de moléculas y compuestos químicos. El hidrógeno, altamente reactivo y superabundante en aquella nube, se unía a diversos átomos, especialmente a los más abundantes (Oxígeno, Carbono y Nitrógeno) para formar gases como vapor de agua, metano y amoníaco. El Helio y el Neón, al ser muy poco reactivos, se conservaban

como gases aislados. El Silicio reaccionaba con el oxigeno y posteriormente con otros elementos para formar todo tipo de silicatos. El Hierro reaccionaba con el azufre dando lugar a todo tipo de sulfuros. Debido a la fuerza gravitatoria los materiales más pesados, principalmente el Hierro y el Niquel, tendían a hundirse hacia el interior de la nube mientras que los más ligeros permanecían en la superficie. Así se formaron las primeras capas que forman el interior de nuestro planeta, un núcleo de Hierro y Niquel seguido de un manto de Silicatos. Sobre todo ello una corteza más o menos sólida de silicatos y por encima una atmósfera de vapor de agua, amoníaco y metano. Era la atmósfera I.Aproximadamente por esa época fue cuando el Sol se encendió. Conforme el sistema solar iba quedando cada vez más despejado de polvo, el calor del Sol empezó a afectar a los planetas que giraban a su alrededor. Al calentarse las capas altas de la atmósfera se producía una disociación de las moléculas de vapor de agua, separándose en sus componentes, Oxígeno e Hidrógeno. El Hidrógeno libre era muy ligero, y más al calentarse, por lo que tendía a ascender sobre la atmósfera y a determinada distancia podía escapar del campo gravitatorio terrestre siendo arrastrado por el viento solar hacia más allá del sistema solar.El oxígeno libre reaccionaba con el amoníaco y el metano para formar Nitrógeno, Dióxido de Carbono y agua, y con este agua volvía a repetirse el ciclo una vez tras otra. El final de este proceso, de repetirse un numero indefinido de veces, era la desaparición de toda el agua y el Hidrógeno quedando entonces una atmósfera II, compuesta exclusivamente de Nitrógeno y Dióxido de Carbono. En Mercurio, demasiado pequeño y excesivamente cerca del Sol esta reacción se produjo muy rápido acabando en pocos millones de años con toda la atmósfera del planeta. Aunque mucho más lejos, el reducido tamaño de Marte también hizo que desapareciera gran parte de su atmósfera quedando hoy en día apenas leves trazas de una atmósfera muy tenue de Nitrógeno y Dióxido de Carbono. Venus y la Tierra son lo bastante grandes como para que el Hidrógeno no se pierda con tanta rapidez en el espacio, y entonces se ha producido otro fenómeno que no se había producido en los planetas más pequeños.Cuando los rayos UV (ultravioleta) disociaban las moléculas de agua, los átomos de Hidrógeno ascendían sobre la atmósfera para perderse en el espacio, y los de Oxígeno descendían para repetir el ciclo que conduciría a una nueva atmósfera. Pero mientras permanecía como Oxígeno libre, algunas moléculas eran bombardeadas por rayos UV formándose moléculas de Ozono.El Ozono era más ligero que la atmósfera, por eso formaba una capa sobre ella. Pero más importante, el Ozono NO DEJABA PASAR los rayos UV, es decir que cuando se formaba la capa de Ozono el proceso de disociacion del agua se detenía.Por desgracia la capa de Ozono se mantenía a una muy elevada altitud, más de veinte kilómetros, y seguía siendo bombardeada por rayos UV. Muchas moléculas de ozono, al ser bombardeadas, podían adquirir suficiente velocidad como para escapar de la atracción planetaria, y eso hacía que al cabo del tiempo la capa de Ozono se debilitaba, volvía a dejar pasar los rayos UV y se volvía a repetir el proceso. Pero al menos la disociación del agua había resultado mucho más lenta que sin la capa de Ozono.Al ser Venus algo más pequeña que la Tierra y al estar situada mucho más cerca del Sol, su capa de Ozono no pudo impedir que a la larga desapareciera todo el hidrógeno de su atmósfera convirtiéndose ésta en una muestra más de atmósfera II, compuesta de Nitrógeno y Dióxido de Carbono. Mientras tanto, los planetas gigantes se encontraban en la situación opuesta. Por un lado estaban tan lejos del Sol que los rayos UV apenas alcanzaban a disociar una mínima cantidad de moléculas de agua. La temperatura transmitida por el Sol era apenas suficiente para calentar los gases, al contrario, debido a sus propios procesos internos el mismo Júpiter genera más calor que el que recibe del

Sol. Y por último, la masa de Júpiter es tan grande y a esa distancia el viento solar tan débil, que ni siquiera el Hidrógeno consigue escapar con facilidad de su campo gravitatorio, por lo que la conversión de atmósfera I en atmósfera II aún está en sus inicios. Sin embargo el proceso en la Tierra ha seguido un camino diferente. Al principio, tal como en los demás planetas del sistema solar, se produjo una atmófera de Vapor de Agua, Amoníaco y Metano. También como en los demás planetas comenzó la transformación de esa atmósfera en otra de Nitrógeno y Dióxido de Carbono. Pero hoy en día gozamos de una saludable atmósfera de Nitrógeno, Oxígeno y Vapor de Agua, con algunas trazas de otros gases como Argón o Dióxido de Carbono.

2.1.-Teorías del Origen Del Sistema Solar

Como parte del esfuerzo desarrollado para entender y medir los principales parámetros terrestres y de nuestro entorno planetario, a partir del siglo XVII surgieron los primeros intentos científicos modernos que buscaban explicar el origen y la evolución del Sistema Solar. Para lograrlo, los científicos incorporaron entre sus hipótesis los hechos de importancia derivados de las observaciones que entonces se realizaban, tales como la propiedad de las órbitas planetarias de estar contenidas prácticamente en un solo plano, sin desviarse ninguna de ellas más de 7°30', o como el hecho de que tanto los planetas como sus satélites giran en torno al Sol exactamente en la misma dirección. Atinadamente se pensó que estos hechos no podían ser producto de la casualidad, sino que tenían que ser reflejo de las condiciones que prevalecían cuando se formó el Sistema Solar. Entre los primeros esfuerzos modernos por desarrollar teorías cosmogónicas destacan los de René Descartes (1596-1650), los del conde de Buffon (1707-1788), los de Immanuel Kant (1724-1804) y los de Pierre Simon, conde de Laplace (1749-1827). Descartes destaca entre los pensadores del siglo XVI pues, además de tratar con profundidad aspectos que ahora pertenecen claramente al campo filosófico, se interesó mucho en el estudio de la naturaleza, buscando establecer una ciencia universal cuyo fundamento fuera el método matemático. En este terreno publicó importantes obras que tratan de óptica, meteorología y geometría, y a él se debe el desarrollo de la llamada geometría analítica. En 1633 estaba por publicar el libro Le Monde ("El mundo"), en donde exponía sus ideas sobre el movimiento y sobre el sistema copernicano, pero al enterarse de la condena a la que fue sujeto Galileo por la Iglesia prefirió no tener enfrentamientos con ésta y desistió de imprimirlo. En 1644 publicó los Principia Philosophiae ("Principios de filosofía"), obra dividida en tres partes. La primera trata sobre su doctrina filosófica, y en las otras dos expuso sus ideas acerca de la naturaleza y del cosmos. En ese texto arguyó que, como no es posible pensar en un límite a la extensión del espacio, el Universo debería ser infinito. También afirmó que ese espacio se hallaba lleno de materia, toda del mismo tipo. Negó así la existencia del vacío cósmico. Aunque toda la materia que ocupaba el Universo era igual, estaba constituida por tres tipos de partículas, cada una con dimensiones diferentes. Las más grandes formaban el material de tipo terrestre y eran las que conferían sus cualidades físicas y químicas a la materia. Las de tamaño intermedio formaban el aire, y se encontraban entremezcladas con partículas terrestres. Finalmente, las de menor tamaño eran las de fuego. Como en la teoría de Descartes no podía existir el vacío, todas esas partículas dotadas de movimiento iban reemplazándose unas a otras de tal manera que el espacio siempre estaba totalmente lleno. Esta idea y la creencia de que Dios conservaba siempre la cantidad de materia y de movimiento presente en el Universo, llevó a Descartes a desarrollar su teoría de los vórtices o torbellinos (tourbillons), con la que explicó la formación de los cuerpos celestes. De acuerdo con

la manera actual de entender la naturaleza, la teoría de los torbellinos es más especulativa que física, sin embargo, por el enorme prestigio de su autor y por el importante papel que desempeñó como explicación cosmogónica, sobre todo en la Europa continental de los siglos XVII y XVIII, pensamos que debe mencionarse. En ella Descartes establece que la materia que formaba originalmente al Universo era uniforme y homogénea, encontrándose animada de movimiento que le había sido proporcionado directamente por Dios, movimiento que se conservaba en su totalidad. Al transcurrir el tiempo, ese movimiento comenzó a causar frotamiento (fricción) entre las tres diferentes partículas que formaban a la materia, propiciando la aparición de heterogeneidades en ella. Las partes densas (partículas terrestres) comenzaron a moverse más lentamente, favoreciendo la formación de condensaciones que al transcurrir los milenios habrían de convertirse en planetas. Mientras eso ocurría, la materia más ligera (partículas de aire), cuya movilidad era mayor, se mantuvo en estado fluido, dando origen al Sol y a las estrellas. La materia más sutil, formada por partículas de fuego debido a su ligereza, adquirió un movimiento muy rápido que le permitió llenar completamente el Universo sin que en él quedara ninguna discontinuidad. Por la ausencia de vacío, el movimiento surgido en cualquier parte de esa sustancia produciría que la totalidad de la materia cósmica se moviera.

Como no conoció los trabajos sobre las órbitas planetarias desarrollados por Kepler, este filósofo postuló que el movimiento natural que podía surgir en cualquier porción reducida del cosmos era circular. La consecuencia directa de ese hecho fue que la rotación de la materia originada por la fricción entre las diferentes partículas se propagaría a todo el Universo siendo ésa la génesis de los llamados torbellinos cartesianos. Éstos, al desplazarse, arrastrarían consigo cualquier cuerpo sólido. Bajo esa hipótesis, el movimiento celeste era entendido así: el Sol y las estrellas se encontraban inmóviles, localizados en el centro de torbellinos primarios, mientras que los planetas eran arrastrados por éstos, adquiriendo así su movimiento circular. A su vez esos cuerpos celestes se convertían en los centros de remolinos secundarios que arrastraban a los satélites, dándoles también su movimiento. Los torbellinos primarios se encontraban tan separados entre sí que no podían perturbarse mutuamente, razón por la que el Sol no interaccionaba con las demás estrellas. Los cometas, debido a su alta velocidad podían alejarse de los centros de los torbellinos, pasando de uno a otro sin mayor problema.

Aunque este modelo del cosmos fue muy aceptado durante el siglo XVII, tuvo en su contra serias objeciones, siendo la de mayor importancia que no podía ser expresado adecuadamente mediante el lenguaje matemático, razón por la cual no llegó a convertirse en verdadera teoría científica sobre la formación del Universo. Posteriormente Newton demostró que el sistema de vórtices violaba lo establecido por la ley kepleriana de las áreas.

La teoría catastrofista sobre el origen del Sistema Solar debida a Georges Louis Leclerc, conde de Buffon, establecía que los planetas se originaron como consecuencia del violento choque de un cometa con el Sol. Esta colisión expulsó de ambos astros una gran oleada de materia, parte de la cual se perdió en el espacio, mientras que otro tanto quedó atrapado por la atracción solar. Como consecuencia de un choque que no fue frontal, el material cautivo comenzó a girar rápidamente en torno al Sol, propiciando que diversos fragmentos se fueran agregando unos a otros para formar conglomerados mayores que adquirieron forma esférica. Finalmente, al enfriarse y volverse opacos

fueron los que dieron origen a los actuales planetas. En forma natural ese mecanismo hizo que todos esos cuerpos se distribuyeran en un mismo plano, girando y trasladándose con igual dirección y sentido que la rotación mostrada por el Sol, la cual apareció en ese astro después del choque. Además de explicar este hecho observacional básico, la teoría catastrofista de Buffon tiene un mérito más, afirmar que la materia que forma a nuestra estrella y a los planetas es la misma, rompiendo así con un dogma surgido en la antigüedad, y que incluso Descartes aceptó, pues, como ya se mencionó, ese pensador consideró que el Sol y las estrellas habían sido formados a partir de un material diferente del que dio origen a los planetas. Según la teoría de Buffon los fragmentos que se desprendieron del Sol atravesaron la envoltura gaseosa de éste, lo que les permitió atrapar vapor de agua y aire originalmente contenidos en la atmósfera solar. Con esos compuestos, y tras un proceso de enfriamiento, los planetas formaron sus océanos y sus atmósferas.

Para obtener una respuesta cuantitativa sobre la duración de la etapa de enfriamiento planetario, Buffon realizó experimentos muy cuidadosos que le permitieron medir la rapidez con la que se enfriaban bolas incandescentes de hierro de diferentes tamaños. Extrapolando sus resultados de laboratorio a las dimensiones de los cuerpos del Sistema Solar, concluyó que la Luna necesitó 5 000 años para adquirir su aspecto actual, mientras que para la Tierra el proceso de pérdida de calor tomó 75 000 años. En el caso de Júpiter, que es el planeta más grande del sistema, el tiempo de enfriamiento resultó ser de 200 000 años. Aunque ahora se sabe que esos valores en realidad son muy pequeños, la teoría y las mediciones de Buffon fueron de gran valor en su época pues determinaron que la Tierra tenía una edad mínima muy superior a la que los teólogos habían calculado. La teoría catastrofista partía de un hecho equivocado: considerar la existencia de un cometa de dimensiones mayores que los planetas. En realidad los cometas tienen masas despreciables comparadas con aquellos, razón por la cual un choque cometario no podría haber perturbado al Sol, como Buffon suponía. Sin embargo su teoría tuvo el mérito de ser la primera explicación sobre la formación del Sistema Solar que tomó en cuenta verdaderamente los aspectos científicos del problema. En 1755 apareció la obra Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels ("Historia general de la naturaleza y teoría del cielo"), debida al filósofo Immanuel Kant. En ella ese prestigiado pensador establecía que inicialmente sólo existía una nube difusa de polvo meteórico, formada por granos cuyas formas, dimensiones y densidades eran infinitamente variadas. Estas partículas llenaban por completo el espacio, moviéndose al azar y chocando entre sí a velocidades diversas. Al paso del tiempo, la fuerza de atracción gravitacional ordenó esa magna confusión y propició que en algunas partes de esa caótica masa polvorienta se produjeran aumentos muy pequeños en densidad, lo que a su vez ocasionó la caída de más partículas hacia esas regiones. De esa manera se fueron formando gigantescas nubes esféricas en las que los elementos más pesados fueron atraídos hacia sus centros. Según Kant, este mecanismo de atracción gravitacional entre partículas de masas y densidades diferentes fue el que originó la formación de las estrellas, y en particular del Sol. En su caída los elementos pesados apartaron a los ligeros, causándoles una caída oblicua o lateral, que imprimió una rotación que los obligó a moverse en órbitas elípticas en torno a la masa central, formando así corrientes materiales constituidas por los elementos ligeros, que quedaron contenidas prácticamente en un solo plano. En ellas aparecieron finalmente centros secundarios de atracción que, repitiendo el proceso ocurrido cuando se formó el Sol y las estrellas, dieron origen a los planetas y a sus satélites. Como las partículas que formaron el Sol también fueron afectadas por desviaciones, este astro adquirió un

movimiento de rotación que posteriormente se reflejó en el sentido en el que giran los planetas en torno a él. Aunque Kant se preocupó mucho por explicar mediante su modelo la rotación observada del Sol, así como la dirección de giro de los planetas y su localización en el plano de la eclíptica, su teoría no fue satisfactoria pues se demostró que tal esquema era dinámicamente inestable y no podría existir en la naturaleza. A pesar de esa falla de principio, Kant tuvo el mérito de ser el primero en reconocer el importante papel de la gravitación en el proceso de formación de las estrellas, así como en la génesis planetaria, por lo cual no debe extrañarnos que sus hipótesis básicas, modificadas adecuadamente, sigan siendo de utilidad para tratar de entender esos complicados procesos. En 1796 Laplace dio a conocer la llamada hipótesis de la nebulosa primitiva, mediante la cual también trató de explicar la formación del Sistema Solar. Para evitar los problemas dinámicos a los que tuvo que enfrentarse Kant, Laplace postuló que la nebulosa primigenia se hallaba animada por un lento movimiento de rotación. Suponía la existencia de una nebulosa gaseosa e incandescente con forma de esferoide, en la que la materia que se encontraba distribuida alrededor de la parte central tenía la propiedad de ser menos densa cuanto más alejada se encontraba de ella. Como se verá más adelante, esta representación no respondía solamente a una idealización, sino que tenía mucho que ver con el descubrimiento de objetos nebulosos que, al ser observados a través de los telescopios más poderosos de esa época, mostraban un panorama que coincidía con la teoría de Laplace. Además de tomar en cuenta ese hecho observacional, este notable astrónomo analizó teóricamente de forma muy rigurosa el papel que tenían en su modelo las fuerzas de fricción, de atracción gravitacional y centrífuga ocasionada por la rotación, siguiendo para ello el formulismo de la mecánica desarrollado por Newton. Quizás por estas razones su modelo tuvo una gran aceptación, manteniéndose vigente por más de cien años.

En esencia, la teoría nebular de Laplace establecía que al paso del tiempo, la nebulosa primitiva se fue condensando por efecto de la fuerza gravitacional generada por su propia masa, que atraía a todas las partículas hacia su centro, lo que a largo plazo ocasionó que la nebulosa originalmente esferoidal adquiriera forma lenticular, teniendo un abultamiento central bien definido. A partir de éste se formó el Sol, también por un proceso de contracción. Al irse contrayendo ese abultamiento, o protosol, fue aumentando su velocidad de rotación, tal y como establecen las leyes de la mecánica, llegando un momento en el que finalmente se rompió el equilibrio entre la fuerza de atracción gravitacional ocasionada por la masa contenida en el abultamiento y la fuerza centrífuga debida a la rotación del material. Este equilibrio entre ambas fuerzas originó que las partes más externas fueran arrancadas del abultamiento, formando así un anillo gaseoso que, una vez desprendido, siguió girando independientemente del resto de la masa que formaba el protosol, pero con la misma dirección y sentido de rotación que tenía la masa central. Este desprendimiento de materia no impidió que el protosol continuara contrayéndose, lo que volvió a ocasionar que aumentara su velocidad de rotación, llevándolo de nuevo a una situación de desequilibrio que lo obligó a expulsar otro anillo. Este fenómeno se repitió varias veces, lo cual dio origen en cada ocasión a la formación de un nuevo anillo. El proceso se detuvo cuando cesó la contracción que dio origen al Sol. Los anillos, localizados todos en el plano ecuatorial solar fueron quedando separados, con grandes espacios entre ellos. Debido a que estas estructuras carecían de homogeneidad, resultaron inestables, ocasionando que se fraccionaran en porciones de menor tamaño y forma esferoidal que siguieron girando en torno al cuerpo central. El fragmento mayor de cada anillo atrajo hacia sí a los más pequeños, lo que

finalmente propició la formación de un planeta que quedó constituido por un núcleo denso, rodeado por una atmósfera incandescente.

Representación de la teoría nebular de Kant-Laplace.

En torno a los planetas se dio el mismo fenómeno de formación de anillos y crecimiento de fragmentos por incorporación de masas menores, y fue así como surgieron los satélites que se encuentran girando alrededor de la Tierra, Júpiter y Saturno.

La existencia del anillo que rodea ecuatorialmente a Saturno fue para Laplace la confirmación de su hipótesis. Como mecánicamente los anillos sólo pueden existir si son completamente homogéneos, y puesto que por su propio proceso de formación es improbable que esto ocurra, Laplace arguyó que Saturno era el único ejemplo que quedaba en todo el Sistema Solar del proceso de formación que le dio origen, pues en todos los demás planetas no se dieron las condiciones de homogeneidad necesarias para la sobrevivencia de los anillos.

Las teorías de Kant y de Laplace sobre la formación del Sistema Solar son en realidad complementarias, pues, aunque fueron elaboradas independientemente, el tratamiento que ambos autores dieron al problema fue similar, ya que los dos intentaron explicar los mismos hechos observacionales partiendo de las leyes de la mecánica. Durante más de 100 años se aceptó que el sistema planetario había surgido por la contracción y fragmentación de una nebulosa tal y como esos autores proponían, razón por la cual su explicación fue conocida como la teoría de la nebulosa primitiva de Kant-Laplace.

A pesar del tiempo transcurrido desde que se originó esta hipótesis, lapso en el que se han descubierto aspectos muy importantes sobre los mecanismos por los cuales se forman las estrellas, algunos elementos de la teoría de Kant-Laplace han sobrevivido. Manejados adecuadamente, y tomando en cuenta las restricciones introducidas por los datos observacionales actuales, han servido para configurar modelos que tratan de

explicar no sólo el origen del Sistema Solar, sino el proceso general de la formación estelar.

En la actualidad todavía no se cuenta con una teoría que explique satisfactoriamente la existencia de los diferentes objetos que forman el Sistema Solar. Éste es un problema que sigue vigente, y en la búsqueda de soluciones seguramente se irán encontrando datos novedosos sobre el sistema planetario y su estrella.

2.1.- Sistema Planetario Solar

En el Sistema Solar, todos los planetas se desplazan (trasladan) alrededor del Sol prácticamente en el mismo plano y en el mismo sentido, este último coincidente con el sentido de rotación sobre sí mismos que tienen todos los planetas. El Sol rota sobre su propio eje también en el mismo sentido que los planetas que lo rodean. Esto no se cumple para los cometas, que se trasladan en todas las direcciones posibles. Otro detalle llamativo del Sistema es que está constituido por dos clases de planetas: unos pequeños y rocosos, cercanos al Sol, y otros grandes y gaseosos, bastante más distantes; en la separación entre esos dos tipos de planetas se encuentra la zona de los asteroides. Los astrónomos consideran factible que la naturaleza de esa estructura tenga su explicación en la manera en que se originó el Sistema.

Se cree que la nube original (nebulosa) de la cual se formó el Sistema Solar, en un comienzo rodeaba por completo al Sol primitivo; las partículas de polvo y gas de aquella nube se agruparon por efecto gravitatorio y constituyeron objetos sólidos.

Pero la radiación de la estrella central empujó hacia afuera los elementos volátiles, con el resultado de que en los trozos de materia cercanos al Sol comenzaron a predominar elementos más pesados, como el hierro y los silicatos. En cambio, en los cuerpos más lejanos, los elementos livianos como hidrógeno y helio se conservaron y formaron los grandes planetas con densas atmósferas.

En orden de proximidad al Sol, los cuatro primeros planetas (Mercurio, Venus, Tierra y Marte) son denominados los planetas interiores debido a que están ubicados entre el Sol y el cinturón de asteroides, dicho cinturón de asteroides está conformado por cuerpos de entre 1,5 a 750 kilómetros de diámetro. Los planetas exteriores son Júpiter Saturno, Urano y Neptuno

2.1.1Componentes que conforman el Sistema Planetario Solar

El Sistema Planetario Solar está conformado por los siguientes componentes:

El Sol

Los Planetas

Satélites

Asteroides

Cometas

Meteoroides y meteoritos

Polvo cósmico

El Sol

Definición y Generalidades:

El Sol, es la estrella que, por el efecto gravitacional de su masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Mediante la radiación de su energía electromagnética, aporta directa o indirectamente toda la energía que mantiene la vida en la Tierra, porque todo el alimento y el combustible procede en última instancia de las plantas que utilizan la energía de la luz del Sol.A causa de su proximidad a la Tierra y como es una estrella típica, el Sol es un recurso extraordinario para el estudio de los fenómenos estelares. No se ha estudiado ninguna otra estrella con tanto detalle. La estrella más cercana al Sol está a 4,3 años luz (4 × 1013 km); para observar los rasgos de su superficie comparables a los que se pueden ver de forma habitual en el Sol, se necesitaría un telescopio de casi 30 km de diámetro. Además, un telescopio así tendría que ser colocado en el espacio para evitar distorsiones causadas por la atmósfera de la Tierra.El Sol gira una vez cada 27 días cerca del ecuador, pero una vez cada 31 días más cerca de los polos.El pasado y el futuro del Sol se han deducido de los modelos teóricos de estructura estelar. Durante sus primeros 50 millones de años, el Sol se contrajo hasta llegar a su tamaño actual. La energía liberada por el gas calentaba el interior y, cuando el centro estuvo suficientemente caliente, la contracción cesó y la combustión nuclear del hidrógeno en helio comenzó en el centro. El Sol ha estado en esta etapa de su vida durante unos 4.500 millones de años.En el núcleo del Sol hay hidrógeno suficiente para durar otros 4.500 millones de años. Cuando se gaste este combustible, el Sol cambiará: según se vayan expandiendo las capas exteriores hasta el tamaño actual de la órbita de la Tierra, el Sol se convertirá en una gigante roja, algo más fría que hoy pero 10.000 veces más brillante a causa de su enorme tamaño. Sin embargo, la Tierra no se consumirá porque se moverá en espiral hacia afuera, como consecuencia de la pérdida de masa del Sol. El Sol seguirá siendo una gigante roja, con reacciones nucleares de combustión de helio en el centro, durante sólo 500 millones de años. No tiene suficiente masa para atravesar sucesivos ciclos de combustión nuclear o un cataclismo en forma de explosión, como les ocurre a algunas estrellas. Después de la etapa de gigante roja, se encogerá hasta ser una enana blanca, aproximadamente del tamaño de la Tierra, y se enfriará poco a poco durante varios millones de años.

Composición y Estructura:

La cantidad total de energía emitida por el Sol en forma de radiación es bastante constante, y no varía más que unas pocas décimas de un 1% en varios días. Esta energía se genera en las profundidades del Sol. Al igual que la mayoría de las estrellas, el Sol se compone sobre todo de hidrógeno (71%); también contiene helio (27%) y otros elementos más pesados (2%). Cerca del centro del Sol, la temperatura es de casi 16.000.000 K y la densidad es 150 veces la del agua. Bajo estas condiciones, los núcleos de los átomos de hidrógeno individuales actúan entre sí, experimentando la fusión nuclear. El resultado neto de estos procesos es que cuatro núcleos de hidrógeno se combinan para formar un núcleo de helio, y la energía surge en forma de radiaciones gamma. Una enorme cantidad de núcleos reacciona cada segundo, generando una energía equivalente a la que se produciría por la explosión de 100.000 millones de bombas de hidrógeno de un megatón por segundo. La ‘combustión’ nuclear del hidrógeno en el centro del Sol se extiende a un 25% del radio solar.El sol es una gran esfera de gases incandescentes, pero se cree que su porción central o núcleo, se encuentra en estado líquido. La superficie aparente del sol es denominada fotosfera (esfera de luz). Alrededor de la fotosfera se extiende una capa de vapores incandescentes, de colores vivos, por lo cual se llama cromosfera (espera del color). En torno a la fotosfera y a la cromosfera se encuentra la corona, que es un gigantesco halo de gases que envuelve al sol; la corona sólo es visible durante los eclipses. En la fotosfera se observan porciones más brillantes denominadas fáculas y otras oscuras, a las que se les da el nombre de manchas. En el sol se observan también enormes prominencias luminosas, formadas por gases de hidrógeno y helio, que parten de la fotosfera como enormes lenguas de fuego hasta alcanzar más allá de la cromosfera.

Influencia del sol sobre la tierra:

La energía solar es la fuente de la luz y el calor; nuestros alimentos , habitaciones y vestidos nunca hubiesen existido sin los rayos del sol. La desaparición de la energía solar representaría el final de toda manifestación de vida sobre nuestro planeta.Si faltará la luz solar nuestro planeta sería un mundo triste y tenebroso. La sucesión de los días y las noches constituye un hábito tal, que no podemos imaginarnos vivir sin la luminosidad del sol. Las plantas necesitan la luz para producir sus alimentos. Nosotros la necesitamos para vivir saludables y trabajar. Aunque desde otras estrellas llega a la tierra alguna luz, tal luz no sería suficiente para sostener la vida.El sol nos da calor además la luz. Si por alguna razón el sol dejara de brillar, todos los seres vivos – animales y vegetales – se congelarían. En poco tiempo todos los lagos, ríos y océanos quedarían cubiertos de hielo. Pocos días después toda el agua de los océanos formaría una masa helada. El aires que rodea la tierra se convertiría en líquido y cubriría la faz del planeta. Aun este aire líquido se congelaría y solidificaría. La temperatura de la tierra descendería a un nivel que apenas podemos imaginar.Sistema Solar: Sistema formado por el Sol, nueve planetas y sus satélites , asteroides, cometas y meteoritos, y polvo y gas interplanetario. Las dimensiones de este sistema se especifican en términos de distancia media de la Tierra al Sol, denominada unidad astronómica (UA). Una UA corresponde a unos 150 millones de kilómetros. El planeta más distante conocido es Plutón; su órbita está a 39,44 UA del Sol. La frontera entre el Sistema Solar y el espacio interestelar —llamada heliopausa— se supone que se encuentra a 100 UA. Los cometas, sin embargo, son los más alejados del Sol; sus órbitas son muy excéntricas, extendiéndose hasta 50.000 UA o más.Los planetas Aquí se presentan, en orden de distancia al Sol, los nueve planetas

conocidos que giran en torno a él. Varían mucho en tamaño, masa, temperatura, velocidad de rotación y composición. Por ejemplo, Mercurio es pequeño, rocoso y cálido, porque se encuentra a una distancia media de 58 millones de km del Sol, mientras que el gélido Plutón está a 5.900 millones de km. Venus gira relativamente despacio y en sentido retrógrado (opuesto a su revolución alrededor del Sol), de modo que el periodo de luz diurna es de 58 días terrestres. Júpiter es el mayor planeta de este sistema, con un volumen de 1.400 veces el de la Tierra. Saturno tiene un amplio grupo de anillos y más de veinte satélites. Marte se caracteriza por su coloración anaranjada y sus capas de hielo polar, mientras que el metano de las atmósferas de Urano y Neptuno da a estos planetas un color azul verdoso brillante. Al ser el planeta más lejano al Sol, Plutón tiene el periodo de revolución más largo: 247,7 años.

Los Planetas

- Se ha dividido a los planetas en “interiores” tambien llamados teluricos o terrestres (cuerpos sólidos, rodeados en ciertos casos por una tenue atmósfera de espesor correspondiente a un pequeño porcentaje de su diámetro) y “exteriores” o tambien llamados planetas gigantes( astros de densidades muy bajas y grandes masas y dimensiones; la mayor parte de sus volúmenes están ocupados por sus atmósferas).

- Hay 8 planetas que son demostrados parte del Sistema Solar, pero uno o sea Plutón está en investigación ya que puede ser solo gas.

• Planetas interiores

Mercurio, Venus, la Tierra y Marte

• Planetas exteriores

Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno

Mercurio

Existen registros de Mercurio desde el año 264 A.C., aunque debido a su gran proximidad al Sol, es difícil verlo a simple vista. Los griegos le dieron dos nombres diferentes creyendo que se trataba de dos astros distintos, en razón de que algunas veces este planeta se observa hacia el Oeste y otras hacia el Este del Sol; entonces era Apolo cuando aparecía como "estrella" de la mañana y Hermes cuando se lo veía por la tarde. Luego los romanos fundieron ambos astros con el nombre de Mercurio.

Es uno de los planetas más pequeños de nuestro sistema solar, prácticamente carece de atmósfera., una superficie bombardeada constantemente por meteoritos.

Posee una alta densidad (5,43 g/cm3), su temperatura varía dependiendo de que esté o no expuesta al sol pasando de 430º C de día a -180º C de noche, es el planeta que mayor variación de temperatura posee, esto debido a su proximidad al sol

Mercurio es el planeta más cercano al Sol y recibe unas diez veces más energía solar que la Tierra; durante el día en Mercurio se alcanzan altísimas temperaturas (T = 430 °C) que bajan muchísimo durante su noche (T = -180 °C). Mercurio presenta fases como las de la Luna (y Venus); por lo tanto, su brillo aparente depende de la fase en que se halle y de la distancia en que se encuentre; al igual que el planeta Venus, Mercurio alcanza su máximo brillo en su fase "creciente" y no cuando aparece "lleno". Rota sobre

sí mismo lentamente, por esta causa el planeta se mueve primero de Este a Oeste del Sol; luego, por cierto lapso, de Oeste a Este para después volver a la primera dirección.

Entre los terrestres, Mercurio se destaca por ser el más pequeño y tener la menor masa y su velocidad orbital es la máxima entre todos los astros del Sistema Solar, por lo que su año es el menor.

Señalemos que Mercurio no tiene satélites a su alrededor. El albedo (relación entre la cantidad de energía luminosa recibida y reflejada) de Mercurio es tan débil como el de la Luna, algo que se interpreta como debido a que la luz solar se refleja sobre una superficie sólida, más bien

que en una atmósfera; también es destacable su alta densidad, la mayor del Sistema Solar (exceptuando a la Tierra). La sonda Mariner 10 detectó que Mercurio poseía campo magnético y una atmósfera sumamente tenue.

En la superficie de Mercurio hay cráteres de aspecto y distribución similar a los de la Luna: el mayor tiene 1.300 kilómetros de diámetro; también hay llanuras y colinas. Recientemente se ha detectado la presencia de glaciares de agua en su superficie en lugares donde la luz solar no penetra jamás; algunos glaciares se encuentran en cráteres.

Venus

Venus es el astro más brillante del cielo, después de la Luna; su brillo es tan intenso que en ocasiones se lo observa a simple vista durante el día. Visible hacia el atardecer o por el amanecer recibió también dos nombres diferentes: Phosphorus como "estrella" de la mañana y Hesperus por la tarde; luego se lo llamó también Vesper por la tarde y Lucifer por la mañana; aún hoy recibe dos nombres: "lucero del alba" o "de la tarde".

Tiene una atmósfera de dióxido de carbono (CO2) 90 veces más densa que la de la Tierra. Este planeta se encuentra a 108 200 000 kilómetros y posee una atmósfera compuesta mayormente de dióxido de carbono (97%), nitrógeno (3% aprox.) además de oxígeno, vapor de agua, monóxido de carbono, cloruro y fluoruro de hidrógeno, entre otros elementos. Está compuesto principalmente por hierro, oxígeno, nitrógeno, entre otros elementos.

Es el astro más cercano a la Tierra, con excepción de la Luna, algunos cometas y unos pocos asteroides; también es el planeta con registros más antiguos: llegan a 3.000 años A.C.

Su albedo es muy intenso, casi igual al de la nieve. Este hecho y la ausencia de configuraciones estables visibles en el disco había sugerido que Venus posee una atmósfera espesa y lo que se observan en ella es una densa capa de nubes que lo cubre

completamente. Visual y fotográficamente, Venus presenta una superficie brillante, blanca y uniforme; se ven manchas que cambian rápidamente a lo largo del día indicando que se trata de nubes atmosféricas y no de accidentes permanentes superficiales. Esas nubes impiden conocer su superficie mediante telescopios; se ha podido conocerla mediante sondas espaciales que han orbitado a su alrededor, traspasado su atmósfera y descendido sobre su suelo; otro método ha sido mediante el empleo de técnicas de radar. Sus períodos de traslación y de rotación son semejantes (aunque el de rotación es más lento), es decir su día dura aproximadamente casi lo mismo que su año. Por otra parte, cabe destacar que Venus gira al revés que los demás planetas del Sistema Solar: en un día de Venus se ve al Sol salir por el Oeste y ponerse por el Este.

El sistema de nubes que cubre permanentemente el planeta tiene densidad de hasta 100 partículas por centímetro cúbico; el componente más abundante de la capa superior de nubes son gotitas esféricas, probablemente de ácido sulfuroso. En la parte inferior, se detectaron partículas sólidas compuestas de cloro, azufre y oxígeno.

Más de la mitad de su superficie es ondulada, con una amplitud má de unos 500 m y hay cuatro regiones montañosas que llegan a los 11 km de altura. También hay cientos de cráteres: los mayores alcanzan a 500 km de diámetro.

Venus también presenta fases, similares a las de la Luna y Mercurio; por otra parte, Venus no tiene ningún satélite natural.

Tanto el tamaño como la masa de Venus son semejantes a los de la Tierra, pero su temperatura es mucho mayor; la alta temperatura detectada en la superficie venusina debe su origen al efecto invernadero, provocado principalmente por el anhídrido carbónico. Si un cuerpo absorbe energía, se calienta y emite radiación de acuerdo con su temperatura. Cuando en la atmósfera de un planeta hay gases o partículas que absorben la radiación emitida por la superficie calentada del planeta, dicha atmósfera puede resultar opaca a esa radiación. En esas condiciones la superficie no podrá irradiar hacia el exterior, ya que calienta a la atmósfera de su entorno con lo que también se calienta a sí misma. Este fenómeno se conoce como efecto invernadero.

La Tierra

Se trata de un cuerpo sólido con la mayor parte de su superficie cubierta por agua líquida, aunque una parte considerable también está recubierta por agua solidificada (hielo). Las pocas regiones secas que quedan (continentes) aparecen cruzadas por montañas y salpicadas por llanuras; las zonas bañadas de agua (océanos) también muestran cadenas montañosas y, en algunas partes, profundas depresiones (fosas).Es el único planeta con agua líquida abundante y con vida. La atmósfera está compuesta por diversos elementos los cuales son Nitrógeno (77%), Oxígeno (21%) y otros elementos que llegan a representar el 2% restante. Como todos sabemos, nuestro planeta demora aproximadamente 24 horas en girar sobre su propio eje (para ser más exactos lo hace en 23,93 horas), mientras que tarda 365,256 días en gira en movimiento traslacional respecto del sol.

La forma aproximada de la Tierra es esférica, con un diámetro medio de 12.750 km, verificándose un leve achatamiento en la dirección de sus polos.

Respecto a la composición, los estudios del interior terrestre realizados a través del análisis de los registros de los terremotos, parecen indicar que se compone de capas sucesivas de diferentes materiales y que su centro (núcleo) podría encontrarse en estado líquido (esta afirmación no implica que sea precisamente agua su contenido).

Ya que la densidad media de la Tierra es cinco veces superior a la del agua, se considera que en el núcleo la densidad es mayor que en la superficie; esto parece indicar que el mismo estaría compuesto de materiales más pesados que los hallados en la corteza (probablemente sean hierro, cobalto y níquel).

La temperatura superficial de la Tierra varía entre límites muy estrechos de acuerdo a la zona que se considere. En ninguna parte supera el punto de ebullición del agua ( T = 100 °C) y, en general, la mayoría de las regiones se encuentran a una temperatura por encima del punto de congelación del mismo elemento ( T = 0 °C).

Rodeando la parte sólida de la Tierra, se encuentra una envoltura gaseosa denominada atmósfera, compuesta principalmente de nitrógeno, oxígeno y de una mezcla de otros elementos. Desde las naves espaciales, la superficie de la Tierra muestra una continua presencia de nubes en la atmósfera.

Los movimientos principales de la Tierra son su rotación alrededor del Sol (traslación) y el giro sobre sí misma (rotación).

Las unidades naturales de tiempo, que usamos cotidianamente, es decir el año y el día, resultan de medir el intervalo que le lleva a nuestro planeta el completar, respectivamente, cada uno de esos movimientos.

La Tierra se desplaza alrededor del Sol con una velocidad de unos 30 km/seg, demarcando una trayectoria en el espacio (órbita) de forma elipsoidal denominada eclíptica. Este nombre tan peculiar de la órbita terrestre se debe a que los eclipses suceden sobre el plano definido por ella.

Marte

Marte, como Mercurio y Venus es conocido desde tiempos remotos; resulta tan notable por su color y brillo como por sus movimientos respecto de las estrellas. Con el telescopio, Marte aparece como un disco rosado donde son visibles períodicamente cada uno de los casquetes polares de color blanquecino y además se comprueba en sus superficie variaciones de albedo según la estación y sus condiciones atmosféricas que serían consecuencia de tormentas de polvo en sus superficie.

Tuvo, en algún momento, agua en su superficie, pero ahora su atmósfera de dióxido de carbono es tan delgada que el planeta es seco y frío, con capas polares de dióxido de carbono sólido o nieve carbónica.

Marte tiene las formaciones volcánicas más altas del Sistema Solar; el monte Olimpo mide 25.000 m de altura y 700 km de diámetro en su base. Mediante las fotografías de la misión espacial Viking se verificó una diferencia de aspecto entre el hemisferio sur y

norte de Marte: el norte es más bien liso, cubierto de llanuras, mientras que el sur es muy accidentado y cubierto de cráteres. Las regiones medias, de tonalidad amarillenta, posiblemente sean zonas desérticas. Sin embargo, el análisis del material arenoso de ambos hemisferios revela que son similares: volcánico con un alto contenido de hierro.

En la superficie marciana no hay agua, y los casquetes polares mencionados presentan cambios estacionales: disminuyen durante el verano marciano y aumentan hacia su invierno. La temperatura de esos casquetes indican que se trataría de nieve carbónica. El resto de la superficie está cubierta de rocas; se verificó que existe óxido de silicio y óxido férrico, el resto contiene magnesio, calcio, azufre, aluminio, cloro y titanio.

Otra de las características superficiales de Marte son sus famosos canales, descritos como trazos rectilíneos, finos y oscuros por G.Schiaparelli en 1888. Las sondas no detectaron canales pero si algunas formaciones de cauces que se habrían formado por la acción de cursos de agua; pero como en la actualidad no se detecta agua, se cree que esos cauces, que se habrían formado por corrientes líquidas que circularon por su superficie, podrían contener capas de hielo bajo ellos.

La atmósfera marciana es transparente y se ha encontrado en ella vesitigios de vapor de agua. Ocasionalmente, se observan violentas tormentas de polvo que tornan completamente opaca su atmósfera y colabora con cierto efecto de erosión sobre su superficie.

Finalmente, Marte tiene dos pequeños satélites naturales, descubiertos por A. Hall en 1877, y denominados Fobos y Deimos.

Júpiter

En el cielo terrestre, Júpiter aparece como un objeto de apariencia estelar, en ocasiones más brillante que Sirio.

Júpiter es el planeta de mayor tamaño del Sistema Solar, el que posee mayor masa y el que rota sobre sí mismo a más alta velocidad. Su aplastamiento es considerable y está relacionado con su gran rapidez de giro. Por otra parte, Júpiter se desplaza alrededor del Sol con un periodo de 11 años y 313 dias.

Su masa alcanza los 1,9 x1027 kilogramos, se encuentra a 778 330 000 kilómetros de distancia promedio al Sol, posee una gran velocidad de rotación pues un día en Júpiter alcanza a durar 9 horas 50 minutos y 24 segundos, así mismo el año en Júpiter alcanza a durar 11,86 años terrestres. Es esencialmente líquido y su gravedad llega a ser 2,64 veces la terrestre, su atmósfera está compuesta por dos únicos elementos Hidrógeno (90%) y Helio (10%).

La superficie de Júpiter no es visible ya que está permanente y completamente cubierta por nubes. Es imposible establecer un límite preciso entre "superficie" y "atmósfera".

Con un telescopio de mediana potencia puede observarse que Júpiter presenta regiones de diferente color paralelas a su ecuador (bandas); son zonas estacionarias de nubes en rotación. En los turbulentos límites entre bandas se forman corrientes y torbellinos.

Las nubes se clasifican según tres capas: una superior de amoníaco, una intermedia de azufre y un tercera de hielo de agua. El componente principal de la atmósfera de Júpiter es el hidrogéno, el cual se halla combinado con nitrógeno y carbono. Las sondas espaciales también detectaron algo de helio. Además de estos elementos y en menor proporción, se han hallado metano, amoníaco, agua, monóxido de carbono y acetileno, entre otros.

Sobre las bandas aparecen detalles que se mantienen en el tiempo, como la Gran Mancha Roja; su tamaño permaneció prácticamente invariable desde su detección (hace más de 300 años), aunque desapareció durante los años 1888, 1912, 1916, 1938 y 1944. Los astrónomos consideran que se trata de un ciclón de enormes dimensiones.

Las sondas Voyager registraron relámpagos en la atmósfera de Júpiter cuya presencia es favorecida por la existencia de polvo .

Se supone que Júpiter posee un núcleo rocoso de dimensiones desconocidas y compuesto principalmente por hierro y silicatos. Se estima que la temperatura de su núcleo debe ser cercana a T = 30.000 C, mientras que su masa sería equivalente a diez veces la masa terrestre y rodeado completamente por una capa de hidrogéno metálico a 10.000 C y a una presión de un millón de atmósferas.

El análisis de las sondas espaciales, sugiere que Júpiter consiste prácticamente de material solar que no ha sufrido modificaciones desde su origen. Es de suponer que la mayor cantidad de materia que no fue condensada en el Sol, formó parte de Júpiter. Si entonces Júpiter hubiese tenido al menos 12 veces la masa que tiene hoy, hubieran podido iniciarse reacciones termonucleares en su interior, de modo similar a lo que sucede en las estrellas; desde este punto de vista, podemos decir que Júpiter puede considerarse como una estrella frustrada. Con dimensiones semiestelares, la energía interna de Júpiter, aunque muy inferior a la de las estrellas, es comparable a la que el planeta recibe del Sol.

Un anillo de pequeñas partículas sólidas rodea a Júpiter por su ecuador, extendiéndose hasta casi 53.000 km del límite de su atmósfera. Se fotografió por primera vez en 1979 y tiene una densidad casi mil millones de veces más débil que la densidad del anillo de Saturno. Por último, señalemos que Júpiter tiene más de 17 lunas. Son

Metis, Adrastea, Amalthea, Thebe, Io, Europa, Ganimedes, Calisto, Leda, Himalia, Lysithea, Elara, Ananke, Carme, Pasiphae y Sinope. Tanto Io, Europa, Ganimedes y Calisto fueron descubiertas por Galileo Galilei en 1610.

Foto tomada por la sonda Voyager 1, NASA,puede apreciarse la gran Mancha Roja

Saturno

Saturno es el planeta en el sistema solar que se caracteriza por sus anillos, el estudio de dichos anillos ha sido punto de partida para diversas hipótesis las cuales en la actualidad aún no logran ser demostradas en su totalidad. Este planeta es el segundo más grande en el sistema solar y el menos denso (su densidad promedio es menor que la del agua) y demora 10 horas y 39 minutos en girar sobre su propio eje, así mismo el año en Saturno equivale a 29 años y medio terrestres. Como podemos apreciar, sus días son más cortos, eso nos da una idea de la elevada velocidad a la que gira lo cual provoca el achatamiento de los polos en dicho cuerpo celeste.

Este planeta posee una masa de 5,688 x1026 kilogramos, la gravedad en la superficie llega a ser 1,19 veces la terrestre y su atmósfera está compuesta al igual que Júpiter por Hidrógeno y Helio, pero en distintas proporciones (97% y 3% respectivamente). Se encuentra a una distancia media del sol de 1 429 400 000 kilómetros.

Satélites conocidos:

Saturno posee 18 satélites naturales: Pan, Atlas, Prometeo, Pandora, Epimeteo, Jano, Mimas, Encelado, Tetis, Telesto, Calipso, Dione, Helena, Rhea, Titán, Hiperion, Japeto y Febe. La que destaca mas es Titán ya que se presume que posee altas cantidades de nitrógeno en su atmósfera por lo que se cree que pueda albergar algún tipo de vida.

Urano

Urano fue el primer planeta descubierto; lo encontró accidentalmente el astrónomo William Herschel el 13 de marzo de 1781, mientras exploraba el cielo con su telescopio; en principio, Herschel sospechó primero que se trataba de un cierto tipo de cometa. Un año más tarde, se comprobó que se trataba de un planeta más alejado que Saturno; su nombre se debe a la sugerencia del astrónomo Bode. A simple vista, Urano se presenta como una estrella en el límite de la visión a ojo desnudo y en adecuadas condiciones atmosféricas. Su forma es esférica, aunque muy achatado y de relativamente alta densidad para un planeta compuesto sólo de hidrógeno.

Su eje de rotación se encuentra casi coincidente con el plano de la órbita, encontrándose que el polo norte se halla por debajo. Se da la circunstancia de que no presenta estaciones del tipo que conocemos en la Tierra: cada polo tiene un verano y un invierno de casi 42 años. Por otra parte, su sentido de rotación es retrógrado.

Su masa, inferior a la de Saturno o Júpiter, es muy superior a cualquiera de los planetas terrestres. Su albedo es comparable al de Júpiter y Saturno y posee una atmósfera con nubes en bandas paralelas al ecuador. Debido a su lejanía, es difícil estudiar con detalles este planeta, por lo que aún no hay datos suficientes para definir su estructura interna.

En 1977, se descubrieron los anillos de Urano; se identificaron 9 anillos entre 10 km y 100 km de ancho. Se calculó que tenían una masa de 5x1018 gr y una densidad de aproximadamente 3 gr/cm3 (polvo condrítico sin cubierta de hielo).

El movimiento de Urano preocupó a los astrónomos de mediados del siglo XIX; en principio, las posiciones de Urano coincidían con las calculadas a partir de las primeras determinaciones orbitales. A posteriori, Urano comenzó a desviarse de la órbita calculada, incluso luego de haber tenido en cuenta las perturbaciones gravitatorias debidas a Saturno y a Júpiter. Algunos astrónomos atribuyeron esas diferencias a "fallas" en la ley de gravitación que tendrían lugar cuando ésta se aplicaba a grandes distancias; hubo quienes dijeron que en el espacio donde se movía Urano existía un medio resistente, frenando al planeta.

A. Bouvard fue el primero en sugerir la posibilidad de la existencia de otro mundo, cuyo acción sobre Urano sería la causa de las irregularidades detectadas entre las observaciones y la teoría. Posteriormente, el astrónomo Urbano Leverrier concluyó que se podían representar las observaciones de Urano por medio de la acción perturbadora de un nuevo planeta, de masa similar a la de Urano.

Con sus propios datos acerca del nuevo planeta, hizo cálculos sobre su posible movimiento y posición. La noche del 23 de setiembre de 1846, muy cerca del lugar indicado por Leverrier, el astrónomo de Berlín J.G. Galle descubría al nuevo planeta. Debemos destacar que Leverrier comparte los honores del descubrimiento matemático de Neptuno, con el inglés John C. Adams, ya que, aunque la observación realizada a sugerencia de Leverrier condujo al descubrimiento de Neptuno, fue Adams el primero que predijo su posición.

Urano posee 17 satélites conocidos: Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdémona, Julieta, Portia, Rosalind, Belinda, Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberón, Urano XVI y Urano XVII. Estos últimos fueron descubiertos en los últimos años.

Neptuno

En éste planeta (al igual que en Urano) también hay presencia de Metano en la atmósfera lo que provoca una coloración verdosa ya que la luz roja es absorbida. Las sondas Voyager lograron encontrar satélites adicionales a los ya vistos desde los radios y telescopios terrestres. La composición atmosférica es la siguiente: Hidrógeno, helio, metano, amoniaco y argón.

Posee una rotación más rápida que la terrestre llegando a durar el día en Neptuno el equivalente a 16 horas y 6 minutos, mientras que el año dura el equivalente a 164,80 años terrestres. Este planeta se encuentra ubicado a una distancia media del Sol de 4 496 670 000 kilómetros, su gravedad superficial equivale a 1,22 veces la terrestre. Este planeta está compuesto por: oxígeno, nitrógeno, silicio, hierro, hidrógeno y carbono.

Satélites conocidos:

Neptuno posee 8 satélites: Naiad, Thalassa, Despina, Galatea, Larissa, Proteo, Tritón y Nereida.

Plutón

Este planeta, el más alejado del Sol, aún presenta ciertos aspectos inciertos ya que su gran lejanía dificulta su estudio. En líneas generales, aparece como mucho más parecido a los planetas terrestres que a los gigantes, cuyas órbitas encierra con la suya.

Del análisis de las acciones gravitatorias (perturbaciones) en las órbitas de Urano y Neptuno, los astrónomos sospecharon la existencia de un planeta trasneptuniano. Plutón fue descubierto por C. Tombaugh en 1930.

Plutón posee un satélite natural denominado Caronte. Plutón-Caronte forman el primero y el único par del Sistema Solar en rotación y traslación sincrónicas; esto es, visto desde Plutón, Caronte se ve fijo en el cielo.

Posee una lenta rotación llegando a durar el día en Plutón 6 días 7 horas y 12 minutos terrestres, su período orbital hace que el año en Plutón sea equivalente a 248 años 5 meses y 5 días aproximadamente. Lo interesante de éste planeta es que cada vez que se encuentra recorriendo su propia órbita logra penetrar la órbita de Neptuno, colocándose durante veinte años más cerca al Sol que su vecino verde.

Su atmósfera está compuesta por Nitrógeno, metano y monóxido de carbono, su gravedad superficial es de 0,20 gravedades terrestres y está compuesto por carbono, nitrógeno, hidrógeno, metano y monóxido de carbono.

Satélites

Como mencionamos, además de los planetas principales, el Sistema Solar está compuesto por muchos más cuerpos celestes. Alrededor de la mayoría de los planetas giran satélites, de manera similar a la Luna en torno de la Tierra. En Astronomía, el término satélite se aplica en general a aquellos objetos en rotación alrededor de un astro, este último es de mayor dimensión que el primero; ambos cuerpos están vinculados entre sí por fuerzas de gravedad recíproca.

Existe una diferenciación entre satélites naturales y artificiales. Los artificiales son los construidos por el hombre, y por lo tanto es factible, de alguna manera, de modificar su trayectoria. En las últimas décadas se han puesto en órbita una gran variedad de satélites artificiales alrededor de la Tierra y también de varios planetas.

Un satélite natural, en cambio, es cualquier astro que se encuentra desplazándose alrededor de otro; no es factible modificar sus trayectorias artificialmente.

Por extensión se llama lunas a los satélites de otros planetas. Se dice los cuatro satélites de Júpiter, pero también, las cuatro lunas de Júpiter. También por extensión se llama satélite natural o luna a cualquier cuerpo natural que gira alrededor de un cuerpo celeste, aunque no sea un planeta, como es el caso de la luna asteroidal Dactyl girando alrededor del asteroide (243) Ida etc.

Los diferentes planetas poseen distinta cantidad de lunas. El número total en el Sistema Solar es alto y aún se considera incompleto, ya que se continúa encontrándose nuevas lunas. No se conocen lunas en Mercurio ni en Venus y tampoco ningún satélite que posea una luna.

A pesar de estar acostumbrados a que la visión de nuestra Luna como un cuerpo esferoidal, debe pensarse que, en general, los satélites de los planetas principales pueden ser bien diferentes, presentar formas irregulares o ser sumamente achatados.

En la actualidad (junio de 2003) el número total de satélites conocidos en cada planeta se indica a continuación.EL total de satélites es de 128. Seguramente en los próximos años un número mayor de pequeños satélites serán descubiertos.

En el caso de la Luna, tiene una masa tan similar a la masa de la Tierra que podría considerarse como un sistema de dos planetas que giran juntos (planeta doble). Tal es el caso de Plutón y su satélite Caronte. Si dos objetos poseen masas similares, se suele hablar de sistema binario en lugar de un objeto primario y un satélite. El criterio habitual para considerar un objeto como satélite es que el centro de masas del sistema formado por los dos objetos esté dentro del objeto primario. El punto más elevado de la órbita del satélite se conoce como apoápside.

Asteroides

Los asteroides son objetos rocosos y metálicos que orbitan alrededor del Sol pero que son demasiado pequeños para ser considerados como planetas. Los asteroides también se llaman planetoides o planetas menores, denominaciones que son más adecuadas a lo que, en realidad, son. Estas últimas denominaciones incluyen, además, a los cuerpos de hielo, en vez de rocosos, y a aquellos cuya órbita se encuentra más allá de la de Neptuno. El tamaños de los asteroides varía desde el de Ceres, que tiene un diámetro de unos 1000 Km, hasta el tamaño de un guijarro. Dieciseis asteroides tienen un diámetro igual o superior a 240 Km. Se han encontrando desde el interior de la órbita de la Tierra hasta más allá de la órbita de Saturno. La mayoría, sin embargo, están contenidos dentro del cinturón principal que existe entre las órbitas de Marte y Júpiter. Algunos tienen órbitas que atraviesan la trayectoria de la Tierra e incluso algunos han chocado con nuestro planeta en tiempos pasados. Uno de los ejemplos mejor conservados es el Cráter Barringer cerca de Winslow, Arizona.

Los asteoides están constituidos por el material que sobró durante la formación del Sistema Solar. Una teoría sugiere que son los restos de un planeta que fue destruido por una gran colisión hace mucho tiempo. Es más probable, sin embargo, que los asteroides sean el material que no llegó nunca a aglutinarse para formar un planeta. De hecho, si se estima la masa total de todos los asteroides y se concentra en un solo objeto, este tendría menos de 1,500 kilómetros (932 millas) de diámetro -- menos de la mitad del diámetro de la Luna.

Muchos de nuestros conocimientos sobre los asteroides proceden del estudio de los trozos de residuos espaciales que caen sobre la superficie de la Tierra. Los asteroides

que siguen una trayectoria que los lleva a chocar con la Tierra reciben el nombre de meteoroides. Cuando un meteoroide choca con nuestra atmósfera a gran velocidad, la fricción hace que este trozo de material espacial se incinere produciendo un chorro de luz conocido como meteoro. Si el meteoroide no se consume por completo, lo que queda choca con la superfice de la Tierra y se denomina meteorito.

De todos los meteoritos examinados, el 92.6% está compuesto por silicatos (piedras), y el 5.7% está compuesto por hierro y níquel; el resto es una mezcla de los tres materiales. Los meteoritos rocosos son los más difíciles de identificar ya que se parecen mucho a las rocas terrestres.

Debido a que los asteroides son materiales procedentes de un sistema solar muy joven, los cinetíficos están interesados en su composición. Las naves espaciales que han navegado a través del cinturón de asteroides han observado que el cinturón está bastante vacío y que los asteroidess están separados por distancias muy grandes. Antes de 1991 la única información obtenida sobre los asteroides era a través de la observaciones realizadas desde la superficie terrestre. En Octubre de 1991 el asteroide 951 Gaspra fue visitado por la nave espacial visited by the Galileo y se convirtió en el primer asteroide del que se obtenían imágenes de alta resolución De nuevo en Agosto de 1993 Galileo se acercó al asteroide 243 Ida. Este era el segundo asteroide visitado por una nave espacial. Tanto Gaspra como Ida están clasificados como asteroides de tipo S compuestos por silicatos ricos en metal.

El 27 de Junio de 1997 la nave espacial NEAR realizó un encuentro a alta velocidad con el asteoride 253 Matilde. Este encuentro dió a los científicos la posibilidad de observar de cerca por primera vez un asteroide del tipo C, rico en carbono. Esta visita fue única por que la nave NEAR no estaba diseñada para realizar otras pasadas. NEAR es una nave que tiene como destino el asteroide Eros en Enero de 1999.

Los astrónomos han estudiado un grupo de asteroides gracias a las observaciones realizadas desde la superficie terrestre. Algunos de los más notables son Toutatis, Castalia, Geographos y Vesta. Los astrónomos estudiaron a Toutatis, Geographos y Castalia utilizando las observaciones obtenidas por radar desde la superficie terrestre durante su etapa de máxima aproximación a la TIerra. Vesta fue observado desde el Telescopio Espacial Hubble.

Cometas

Los cometas (del latín cometa y el griego kometes, "cabellera")son cuerpos de formas irregulares, frágiles y pequeños, compuestos por una mezcla de granos no volátiles y gases congelados. Tienen órbitas muy elípticas que los lleva muy cerca del Sol y los devuelve al espacio profundo, frecuentemente más allá de la órbita de Plutón.

Las estructuras de los cometas son diversas y muy dinámicas, pero todos ellos desarrollan una nube de material difuso que los rodea, denominada cabellera, que generalmente crece en tamaño y brillo a medida que el cometa se aproxima al Sol. Generalmente es visible un pequeño núcleo brillante (menos de 10 kilómetros de diámetro) en el centro de la cabellera. La cabellera y el núcleo juntos constituyen la cabeza del cometa.

A medida que los cometas se aproximan al Sol desarrollan colas enormes de material luminoso que se extienden por millones de kilómetros desde la cabeza, alejándose del Sol. Cuando están lejos del Sol, el núcleo está muy frío y su material está congelado. En este estado los cometas reciben a veces el nombre de "iceberg sucio" o "bola de nieve sucia". Cuando un cometa se aproxima al Sol, a pocas UA (unidades astronómicas) del Sol, la superficie del núcleo empieza a calentarse y los volátiles se evaporan. Las moléculas evaporadas se desprenden y arrastran con ellas pequeñas partículas sólidas formando la cabellera del cometa, de gas y polvo.

Cuando el núcleo está congelado, puede ser visto solamente debido a la luz solar reflejada. Sin embargo, cuando se crea la cabellera, el polvo refleja más luz solar y el gas de la cabellera absorbe la radiación ultravioleta y empieza a fluorescer. A unas 5 UA del sol, la fluorescencia generalmente se hace más intensa que la luz reflejada.

A medida que el cometa absorbe la luz ultravioleta, los procesos químicos desprenden hidrógeno, que escapa a la gravedad del cometa y forma una envuelta de hidrógeno. Esta envuelta no puede ser vista desde la Tierra ya que su luz es absorbida por nuestra atmósfera, pero ha sido detectada por las naves espaciales.

La presión de la radiación solar y los vientos solares aceleran los materiales alejándolos de la cabeza del cometa a diferentes velocidades de acuerdo con el tamaño y masa de los materiales. Por esto, las colas de polvo relativamente masivas son aceleradas más despacio y tienden a ser curvadas. La cola iónica es mucho menos masiva, y es acelerada tanto que aparece como una línea casi recta que se extiende desde el cometa en el lado opuesto al sol. La siguiente imagen del Cometa West muestra dos colas diferentes. La cola de plasma azul fino está compuesta por gases y la cola ancha blanca esta compuesta por partículas microscópicas de polvo.

Cometa West

Cada vez que el cometa visita al Sol, pierde parte de sus volátiles. Eventualmente, se convierte en otra masa rocosa en el Sistema Solar. Por esta razón, se dice que los

cometas tienen una vida corta, en una escala de tiempo cosmológica. Muchos científicos creen que algunos asteroides son núcleos de cometas extinguidos, cometas que han perdido todos sus volátiles.

Meteoritos

El término meteoro proviene del griego meteoron, que significa fenómeno en el cielo. Se emplea para describir el destello luminoso producido por la caida de la materia que existe en el sistema solar sobre la atmósfera terrestre lo que da lugar a una incandescencia temporal resultado de la fricción atmosférica. Esto ocurre generalmente a alturas entre 80 y 110 kilómetros (50 a 68 millas) sobre la superficie de la Tierra. Este término se emplea también en la palabra meteoroide con la que nos referimos a la propia partícula sin ninguna relación con el fenómeno que produce cuando entra en la atmósfera de la Tierra. Un meteoroide es materia que gira alrededor del Sol o cualquier objeto del espacio interplanetario que es demasiado pequeño para ser considerado como un asteroide o un cometa. Las partículas que son más pequeñas todavía reciben el nombre de micrometeoroides o granos de polvo estelar, lo que incluye cualquier materia interestelar que pudiera entrar en el sistema solar. Un meteorito es un meteoroide que alcanza la superficie de la Tierra sin que se haya vaporizado completamente.

Uno de los principales objetivos del estudio de los metoritos es determinar la historia y origen de sus cuerpos progenitores. Se ha demostrado concluyentemente que algunas acondritas recogidas en la Antártida desde 1981 proceden de la Luna, basándose en el parecido que tiene su composición con la de las rocas obtenidas durante las misiones Apollo entre 1969 y 1972. La procedencia de otros meteoritos todavía es desconocida, aunque se sospecha que otro conjunto de ocho acondritas podrían proceder de Marte. Estos meteoritos contienen gases atmosféricos atrapados en los minerales fundidos cuya composición coincide con la de la atmósfera marciana tal como fue medida por las sondas Viking en 1976. Se supone que todos los demás grupos se han originado en asteroides o cometas; se piensa que la mayoría de los meteoritos son fragmentos de asteroides.

Tipos de Meteoritos y Porcentaje que Cae a la Tierra

Meteoritos rocosos: Los meteoritos pedregosos (rocas), integradas principalmente por los minerales de silicato

o Condritas (85.7%)

Carbonaceos

Enstatita

o Acondritas (7.1%)

Grupo HED

Grupo SNC

Aubritas

Ureilitas

Meteoritos Ferrosos de tipo Rocoso (1.5%): que contienen grandes cantidades de material metálico y rocoso.

o Pallasitas

o Mesosideritas

Meteoritos Ferrosos (5.7%): Los meteoritos metálicos (hierro), se componen en gran parte de hierro-níquel;

Los meteoritos han demostrado ser difíciles de clasificar, pero se pueden establecer tres grandes grupos: rocosos, ferrosos de tipo rocoso y ferrosos. La datación radiométrica de las condritas les ha asignado una edad de 4.550 millones de años, que aproximadamente la edad del sistema solar. Están considerados como buenos ejemplos de la materia primitiva del sistema solar, aunque en muchos casos sus propiedades han sido modificadas por el metamorfismo térmico o alterados por congelación. Algunos expertos en meteoritos han sugerido que las diferentes propiedades que se pueden encontrar en varias condritas dan una idea del lugar donde se formaron. Las enstatitas contienen los elementos más refractarios y se crer que se han formado en el sistema solar más interno. Las condritas ordinarias, que son las más comunes que contienen tanto elementos volátiles como oxidados, se cree que se formaron en el cinturón interior de asteroides. Las condritas carbonaceas, que tienen las proporciones más altas de elementos volátiles y son las más oxidadas, se piensa que se formaron incluso a mayor distancia del Sol. Cada una de estas clases pueden ser subdividas a su vez en grupos más pequeños con propiedades diferentes.

Otros tipos de meteoritos que han sido procesados geológicamente son las acondritas, los ferrosos y las pallasitas. Las acondritas son también meteoritos rocosos pero se piensa que están formados por material reprocesado o diferenciado. Se producen por la fusión y recristalización sobre o en el interior del meteorito progenitor; como resultado, las acondritas tienen diferentes texturas y mineralogías indicadoras de procesos ígneos. Las pallasitas son meteoritos ferrosos de tipo rocoso compuestos por olivino rodeado por metal. Los meteoritos ferrosos están clasificados en trece grandes grupos y están compuesto básicamente por aleaciones de hierro-níquel con pequeñas cantidades de carbono, azufre y fósforo. Estos meteoritos se formaron cuando el metal fundido se segregó de silicatos menos densos y se enfrió, presentado otro tipo de comportamiento ante la fusión en el interior de los cuerpos progenitores. Por tanto, los meteoritos contienen la evidencia de los cambios que tuvieron lugar en los cuerpos de los que ellos fueron arrancados, presumiblemente por impactos, para ser colocados en la primera de muchas revoluciones.

El movimiento de los meteoroides puede ser alterado gravemente por los campos gravitatorios de los grandes planetas, la influencia gravitatoria de Júpiter es capaz de modificar la órbita de un asteroide del cinturón principal para que se sumerja en el sistema solar interior y atraviese la órbita de la Tierra. Este es aparentemente el caso de los fragmentos de asteroide Apollo y Vesta.

Las partículas que se encuentran en órbitas muy parecidas reciben el nombre de corriente de partículas y aquellas que siguen órbitas erráticas se denominan componentes esporádicos. Se piensan que la mayor parte de las corrientes de meteoros están formadas por la desintegración del núcleo de algún cometa y consecuentemente se

distribuyen alrededor de la órbita original del cometa. Cuando la órbita de la Tierra intersecta una corriente de meteoros, aumenta el número de estos y se produce una lluvia de meteoros. Estas lluvias suelen continuar durante varios días. Si la lluvia es particularmente intensa recibe el nombre de tormenta de meteoros. Se cree que los meteoros esporádicos presentan una pérdida gradual de su coherencia orbital que se convierte en una lluvia de meteoros debido a las colisiones y los efectos radiactivos, aumentados por las influencias gravitacionales. Existe todavía el debate sobre la relación que existe entre los metoros esporádicos y las lluvias de meteoros.

Un meteorito es un cuerpo celeste relativamente pequeño, (diámetro inferior a 50 m) perteneciente al Sistema Solar, que logra sobrevivir su paso por la atmósfera terrestre y alcanza la superficie, produciendo un astroblema. En el espacio, estos cuerpos reciben el nombre de meteoroides ("pequeños" asteroides, aproximadamente del tamaño de un canto rodado o de menor tamaño, que generalmente son el resultado de la colisión de dos o más asteroides). Al entrar en contacto con la atmósfera, la fricción con el aire causa que el cuerpo se caliente, y entonces entra en ignición emitiendo luz y formando un meteoro, bola de fuego o estrella fugaz.

Generalmente, un meteorito en la superficie de cualquier cuerpo celeste es un objeto que ha venido desde otra parte del espacio. Los meteoritos también se han encontrado en la Luna y Marte. Los meteoritos que se logran recuperar después de ser observados durante su tránsito en la atmósfera son llamados caídas. El resto de los meteoritos se conocen como hallazgos. A la fecha (mediados de 2006), existen aproximadamente 1050 caídas atestiguadas que produjeron especímenes en las diversas colecciones del mundo. En contraste, existen más de 31.000 hallazgos de meteoritos bien documentados.Los meteoritos se nombran siempre como el lugar en donde fueron encontrados, generalmente una ciudad próxima o alguna característica geográfica. En los casos donde muchos meteoritos son encontrados en un mismo lugar, el nombre puede ser seguido por un número o una letra (ejemplo: Allan Hills 84001 o Dimmitt.

Polvo Cósmico

El polvo cósmico está formado por partículas sólidas de hielos y piedras, con densidad muy tenue (unos pocos gramos por mm3) y que llena todo el cosmos y también el Sistema Solar, parte del polvo está constituido por cadenas de silicio. El polvo se distribuye en nubes, que impiden ver las estrellas que están por detrás. El polvo juega un papel crucial en la formación de estrellas y de planetas. El Sistema Solar todavia contiene una gran cantidad de polvo cósmico que "sobró" en la época de formación de los planetas, además del que se desprende contínuamente de los cometas cuando se acercan al Sol. Este polvo es uno de los factores responsables de la larga cola o cabellera que muestran los cometas

El polvo cósmico puede clasificarse por su localización astronómica, por ejemplo: el polvo interplanetario, el polvo interestelar, el polvo de la cola de un cometa, o el polvo que rodea a un planeta. Del polvo interestelar interesan sus propiedades, su origen y evolución.

3.-El Origen de La Tierra

Para poder hablar sobre el origen de La Tierra primero, daremos unas características de nuestro planeta; el planeta en donde vivimos: “La Tierra”. La Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar, considerando su distancia al Sol, y el quinto de ellos según su tamaño. Esta situación orbital y sus características de masa la convierten en un planeta privilegiado, con una temperatura media de unos 15º C, agua en forma líquida y una atmósfera densa con oxígeno, condiciones imprescindibles para el desarrollo de la vida. Es el único planeta del universo que se conoce en el que exista y se origine la vida. La Tierra se formó al mismo tiempo que el Sol y el resto del Sistema Solar, hace 4.570 millones de años. Hace estos millones de años la corteza de la Tierra comenzó a consolidarse y las erupciones de los volcanes empezaron a formar la atmósfera, el vapor de agua y los océanos. El progresivo enfriamiento del agua y de la atmósfera permitió el nacimiento de la vida, iniciada en el mar en forma de bacterias y algas, de las que derivamos todos los seres vivos que habitamos hoy nuestro planeta tras un largo proceso de evolución biológica.

El 71% de la superficie de la Tierra está cubierta de agua. Es el único planeta del sistema solar donde el agua puede existir permanentemente en estado líquido en la superficie. El agua ha sido esencial para la vida y ha formado un sistema de circulación y erosión único en el Sistema Solar. La Tierra es el único de los cuerpos del Sistema Solar que presenta una tectónica de placas activa: Marte y Venus quizás tuvieron una tectónica de placas en otros tiempos pero, en todo caso, se ha detenido. Esto, unido a la erosión y la actividad biológica, ha hecho que la superficie de la Tierra sea muy joven eliminando, por ejemplo, casi todos los restos de cráteres, que marcan muchas de las superficies del Sistema Solar.

La Tierra posee un único satélite natural, la Luna. El sistema Tierra-Luna es bastante singular debido al gran tamaño relativo del satélite.

3.1.-Teorías Sobre el Origen de La Tierra

Ahora bien sabiendo un poco más acerca de nuestro planeta, nos planteamos la gran pregunta ¿Cómo se originó la Tierra?; pues bien para responder dicha interrogante hemos queridos seleccionar algunas de las múltiples Teorías sobre el Origen de la Tierra. A continuación veremos dichas teorías.

1.- Las Leyes De Kepler

2.- Teoría De Kant

3.- Teoría De Laplace

4.- Teoría De La Acreación

5.- Teoría De Captura

6.- Teoría De los Protoplanetas

1.- Las Leyes De Kepler

Estas leyes han tenido un significado especial en el estudio de los astros, ya que permitieron describir su movimiento; fueron deducidas empíricamente por Johannes Kepler (1571-1630) a partir del estudio del movimiento de los planetas, para lo cual se sirvió de las precisas observaciones realizadas por Tycho Brahe (1546-1601). Sólo tiempo después, ya con el aporte de Isaac Newton (1642-1727), fue posible advertir que estas leyes son una consecuencia de la llamada Ley de Gravitación Universal.

La primera de estas leyes puede enunciarse de la siguiente manera:

Los planetas en su desplazamiento alrededor del Sol describen elipses, con el Sol ubicado en uno de sus focos.

Debe tenerse en cuenta que las elipses planetarias son muy poco excéntricas (es decir, la figura se aparta poco de la circunferencia) y la diferencia entre las posiciones extremas de un planeta son mínimas (a la máxima distancia de un planeta al Sol se denomina afelio y la mínima perihelio). La Tierra, por ejemplo, en su mínima distancia al Sol se halla a 147 millones de km, mientras que en su máxima lejanía no supera los 152 millones de km.

La segunda ley, puede expresarse como:

Las áreas barridas por el segmento que une al Sol con el planeta (radio vector) son proporcionales a los tiempos empleados para describirlas.

Esta ley implica que el radio vector barre áreas iguales en tiempos iguales; esto indica que la velocidad orbital es variable a lo largo de la trayectoria del astro siendo máxima en el perihelio y mínima en el afelio (la velocidad del astro sería constante si la órbita fuera un círculo perfecto). Por ejemplo, la Tierra viaja a 30,75 km/seg en el perihelio y "rebaja" a 28,76 en el afelio.

La tercera ley, finalmente, dice que:

El cuadrado del período de revolución de cada planeta es proporcional al cubo de la distancia media del planeta al Sol.

La tercera ley permite deducir que los planetas más lejanos al Sol orbitan a menor velocidad que los cercanos; dice que el período de revolución depende de la distancia al Sol.

Pero esto sólo es válido si la masa de cada uno de los planetas es despreciable en comparación al Sol. Si se quisiera calcular el período de revolución de astros de otro

sistema planetario, se debería aplicar otra expresión comúnmente denominada tercera ley de Kepler generalizada.

Esta ley generalizada tiene en cuenta la masa del planeta y extiende la tercera ley clásica a los sistemas planetarios con una estrella central de masa diferente a la del Sol.

2.- Teoría De Kant

En 1775, el filósofo alemán Emmanuel Kant propuso la idea sobre el origen de los planetas y del Sol a partir de una gran nebulosidad que el achatarse y contraerse formó los meteoros que originaron a los planetas. De la concentración central de esa nebulosa se formó nuestro sol.

3.- Teoría De Laplace

En 1776, el astrónomo y matemático francés Pierre Simon Laplace, propuso su teoría sobre el origen del Sol y los planetas, también basada sobre una gran nebulosa. Por esta razón, ha sido identificada como teoría de Kant y Laplace. Esta teoría explica que el sistema solar se origino por condensación de una nebulosa de rotación que se contrajo por la acción de la fuerza de su propia gravedad, adoptando la forma de un disco con una concentración superior en el núcleo. La nebulosa se torno inestable al adquirir mayor velocidad de rotación y en las capas externas se originaron anillos concéntricos que al separarse formaron los planetas y los satélites, en tanto que el centro de las nubes se formó el Sol. Dado que la nebulosa giraba en una misma dirección al rededor de su eje, todos los planetas quedaron girando alrededor del Sol en ese mismo sentido.

Actualmente, una manera de ver la teoría de Kant y Laplace del sistema sola se formaron hace 4 660 millones de años de una nube de gas, polvo y oras partículas llamadas nube primordial compuesta de hidrógeno, helio, carbono, nitrógeno y oxigeno.

Se especula que el cataclismo de una vecina explosión en supernova de una estrella apartó una nube de gas y polvo para formar el Sol y los planetas. Los inicios de ellos se encuentran el diferencia se isótopos (átomos del mismo elemento con diferentes pesos atómicos) de los meteoritos con respecto a los que se encuentran en la Tierra. Esa nube gaseosa se aplanó y condenso como consecuencia de su rotación, formando en su parte central un protosol, es decir, un sol en formación. Esa parte central que formaba al protosol se condensó y calentó hasta propiciar una combustión nuclear. De esa manera se formo el sol en cuyo núcleo hay una transformación permanente de materia de energía. Conforme el sol pudio situarse en la parte central de la masa gaseosa, otras porciones ubicadas a diferentes distancias fueron agregándose para formar los planetas.

4.- Teoría De La Acreación

Observaciones del programa especial Apolo han fortalecido de la teoría de la acreción propuesto por el geofísico ruso Otto Schmidel en 1944. La teoría de la acreción explica que los planetas se crearon de manera al tamaño mediante la acumulación de polvo cósmico. La tierra después de estratificarse un núcleo, manto y corteza por el proceso de acreción, fue bombardeada en forma masiva por meteorito y restos de asteroides. Este

proceso generó un inmenso calor interior que fundió el polvo cósmico que, reacuerdo con los geólogos, provoco la erupción de los volcanes.

Su manera de posibilidad de que al formarse la corteza tenía una elevada temperatura por lo que se encontraba fundida y era semilíquida. Pero al enfriarse permitió que el vapor de agua – que por vulcanismo procedía de su interior. Se condensara y empezara a formar los océanos junto con el agua de las torrenciales lluvias. La emanación de los gases de su interior posiblemente originó una atmósfera secundaria compuesta por metano (CH4), amoniaco (NH), bióxido de carbono (CO2) monóxido de carbono (CO), ácido sulfhídrico (SH2), vapor de agua (H2O) e hidrógeno(H2).

5.- Teoría De Captura

Esta teoría es una versión de la de Jeans, en la que el Sol interactúa con una proto-estrella cercana, sacando un filamento de materia de la proto-estrella.La baja velocidad de rotación del Sol, se explica como debida a su formación anterior a la de los planetas.Los planetas terrestres se explican por medio de colisiones entre los proto-planetas cercanos al Sol.Y los planetas gigantes y sus satélites, se explican como condensaciones en el filamento extraído.

6.- Teoría De los Protoplanetas

Los protoplanetas son cuerpos celestes considerados embriones planetarios, de tamaño aproximado al de la Luna, presentes en los discos protoplanetarios.Se considera que surgen de los choques de planetesimales de un diámetro de hasta 1 kilómetro que se atraen unos a otros debido a la gravedad y colisionan, formando protoplanetas de 100 a 1000 kilómetros de diámetro. De acuerdo con la teoría de formación de los planetas, cada protoplaneta ve su órbita ligeramente perturbada por la interacción con otros protoplanetas, hasta producirse nuevas colisiones entre ellos. Éstas se producirían de un modo oligárquico, esto es, unos pocos cuerpos de mayor tamaño irían gradualmente dominando el proceso de formación, "limpiando" las proximidades de su órbita alrededor del centro del disco de planetesimales más pequeños. Este proceso acumulado de impactos y absorciones acabaría gradualmente formando los planetas, formándose algunos similares al nuestro en las proximidades de cada estrella central y otros planetas gigantes de composición gaseosa y de numerosas veces la masa de la Tierra, a una distancia superior a las tres unidades astronómicas (UA).

Los protoplanetas más jóvenes tendrían más elementos radiactivos, y la cantidad de los mismos se iría reduciendo con el paso del timpo debido a la emisión de radiactividad. El calor debido a la radiactividad, los impactos y la presión gravitacional funde, según esta teoría, partes de los protoplanetas durante el proceso de crecimiento. En las zonas derretidas sus elementos más pesados se hunden hacia el centro del protoplaneta, mientras que los elementos más ligeros ascienden a la superficie; dicho proceso es conocido como diferenciación planetaria. La composición de algunos meteoritos

muestra que dicha diferenciación puede haber tenido lugar en algunos de esos asteriodes.

Esta teoria asume, que inicialmente hay una densa nube interestelar, que eventualmente producirá un cúmulo estelar. Densas regiones en la nube se forman y coalescen; como las pequeñas gotas tienen velocidades de giro aleatorias, las estrellas resultantes tienen baja rotación.Los planetas son gotas más pequeñas capturadas por la estrella. Las pequeñas gotas tendrían velocidades de rotación mayores que las observadas en los planetas, pero la teoría explica esto, haciendo que las 'gotas planetarias' se dividan, produciendo un planeta y sus satélites.

De esta forma se cubren muchas de las áreas problemáticas, pero no queda claro cómo los planetas fueron confinados a un plano, o por qué sus rotaciones tienen el mismo sentido.

3.2.-Formación de la Tierra

La Tierra era en principio una gran masa semilíquida (magma) debido a la alta temperatura por lo que se produjo una separación de los distintos materiales que la formaban. Los más pesados se depositaron en el centro (núcleo), sobre estos, otros menos pesados y por último los que se encontraban en estado gaseoso, que son los más ligeros.

Poco a poco la temperatura de la Tierra comenzó a descender, la parte exterior lo hizo rápidamente. Algunos gases como el vapor de agua se condensaron produciendo enormes lluvias que ayudaron a enfriarse más rápidamente el magma. Así se formó una costra de magma sólido (corteza) que quedó prácticamente cubierta por el agua (hidrosfera). Esta corteza se resquebrajó dando lugar a una serie de trozos que flotan sobre el magma (placas tectónicas).

La tierra que hoy conocemos tiene un aspecto muy distinto del que tenía poco después de su nacimiento, hace unos 4.500 millones de años. Entonces era un amasijo de rocas conglomeradas cuyo interior se calentó y fundió todo el planeta. Con el tiempo la corteza se secó y se volvió sólida. En las partes mas bajas se acumuló el agua mientras que, por encima de la corteza terrestre, se formaba una capa de gases, la atmósfera.

Agua, tierra y aire empezaron a interactuar de forma bastante violenta ya que, mientras tanto, la lava manaba en abundancia por múltiples grietas de la corteza, que se enriquecía y transformaba gracias a toda esta actividad.

Sólido, líquido y gaseoso

Después de un periodo inicial en que la Tierra era una masa incandescente, las capas exteriores empezaron a solidificarse, pero el calor procedente del interior las fundía de nuevo. Finalmente, la temperatura bajó lo suficiente como para permitir la formación de una corteza terrestre estable. Al principio no tenía atmósfera, y recibía muchos impactos de meteoritos. La actividad volcánica era intensa, lo que motivaba que grandes masas de lava saliesen al exterior y aumentasen el espesor de la corteza, al enfriarse y solidificarse.

Esta actividad de los volcanes generó una gran cantidad de gases que acabaron formando una capa sobre la corteza. Su composición era muy distinta de la actual, pero fue la primera capa protectora y permitió la aparición del agua líquida. Algunos autores la llaman "Atmósfera I".

En las erupciones, a partir del oxígeno y del hidrógeno se generaba vapor de agua, que al ascender por la atmósfera se condensaba, dando origen a las primeras lluvias. Al cabo del tiempo, con la corteza más fría, el agua de las precipitaciones se pudo mantener líquida en las zonas más profundas de la corteza, formando mares y océanos, es decir, la hidrosfera.

Historia geológica de la Tierra

Desde su formación hasta la actualidad, la Tierra ha experimentado muchos cambios. Las primeras etapas, desde que empezó la solidificación de la masa incandescente hasta la aparición de una corteza permanente, no dejaron evidencias de su paso, ya que las rocas que se iban generando, se volvían a fundir o, simplemente, eran "tragadas" por una nueva erupción.

Estas etapas primitivas son todavía un misterio para la ciencia. Además, el paso del tiempo, la erosión, los distintos cambios han ido borrando las señales, por lo que, cuanto más antiguo es el periodo que se pretenda analizar, mayores dificultades vamos a encontrar. La Tierra, no lo olvidemos, sigue evolucionando y cambiando.

El origen de la corteza terrestre

En todo sistema cerrado la tendencia natural de la materia es el desorden. Esto es algo que observamos continuamente, si dejamos un coche abandonado junto a la carretera al cabo de algunos años estará oxidado, los cristales estarán rotos, los asientos carcomidos, los neumáticos destrozados. Si dejamos un libro sobre la mesa al cabo de algunos siglos solo quedará un pequeño montón de polvo. Si lo que dejamos es una manzana, no quedará nada en pocas semanas.A escala atómica ocurre lo mismo: donde hay moléculas complejas tarde o temprano estas moléculas se desorganizan, se parten en componentes más pequeños, donde había vida, ésta muere, donde había organización ésta desaparece.

Esto es lo que ocurre en los sistemas cerrados. Afortunadamente la Tierra no es un sistema cerrado.

Debido a que no es un sistema cerrado la superficie terrestre ha sido bombardeada durante millones de años por millones de meteoritos que han aumentado su tamaño al mismo tiempo que su caída producía suficiente calor como para que toda la masa del planeta se fundiese. Este calor ha ocasionado que los elementos constitutivos del planeta se combinasen entre sí para formar los compuestos y aleaciones, sulfuros y silicatos que conforman las capas de nuestro planeta. De una estructura caótica que había al principio, los compuestos que tenían un punto de fusión similar se separaban del resto de la masa terrestre para formar vetas de minerales más o menos homogéneos. Sometida a sucesivos procesos de fusión y enfriamiento, presión y compresión, acreción y convección, cada uno de estos procesos empujaba determinados elementos en ciertas direcciones hasta conseguir que de aquel caos inicial surgiera una cierta estructura.La estructura que todos estos procesos nos han dejado es la de un planeta dividido en capas. En la capa más interior hay un núcleo con los elementos más pesados, siendo los más abundantes el hierro y el níquel. A continuación un manto de silicatos a temperatura de fusión. Por encima de este manto la atmósfera primigenia.

Conforme iban quedando cada vez menos fragmentos sólidos en la nebulosa solar, disminuyó el bombardeo de meteoritos, de ahí que la capa externa del manto comenzara a enfriarse y solidificarse. Sobre la superficie del manto fundido se formó una costra sólida que era rota continuamente por la caida de los aún frecuentes meteoritos. Tal como hoy en día los océanos se mantienen en movimiento, el manto semilíquido de aquella época también lo hacía y al formarse una costra en su superficie ésta se desplazaba en la dirección en que la empujaran las corrientes del manto.Con el tiempo la corteza adquirió un grosor de varios kilómetros, pero aún seguía siendo una fina corteza flotando sobre el manto terrestre y arrastrada por las corrientes magmáticas. En ocasiones, fragmentos de esa corteza chocaban entre sí y donde se producían esos choques ocurría como con una tela empapada flotando sobre el agua: los bordes de esas placas se arrugaban formando elevadas cordilleras, o se montaban una placas sobre otras generando extensas mesetas.En algunas zonas dos placas contiguas podían alejarse dejando al descubierto el manto fundido del interior de la Tierra, y en otras ocasiones dos placas podían deslizarse la una junto a la otra en direcciones contrarias provocando periódicos terremotos.

Todo este continuo movimiento provocaba gigantescas presiones en el interior de la corteza terrestre y en ocasiones se producían erupciones volcánicas que sacaban al exterior materias que quizás llevaban millones de años enterradas.De esta forma tan caótica se formaron los principales yacimientos mineros, los nódulos de diamantes, las vetas de uranio, las menas de plata y mercurio.Los gases de la atmósfera primigenia reaccionaban con todos estos elementos para formar numerosos compuestos que se depositaban en la superficie para posteriormente formar parte de una corteza terrestre cada vez más compleja.Y cuando la temperatura de la superficie terrestre lo permitía, el vapor de agua de la atmósfera se condensaba para formar los primeros lagos, lagos que sólo se daban en lugares elevados, cordilleras, cráteres de volcanes apagados, lugares que estaban sobre una corteza terrestre lo suficientemente gruesa como para mantenerse alejada del calor del manto terrestre, porque en los lugares bajos, donde hoy están los océanos, la corteza terrestre era sumamente delgada y estaba demasiado caliente a causa del calor interior

del planeta para que en ella pudiese permanecer el agua en estado líquido.En esos lagos de montaña, calientes hasta el punto de hervir en ocasiones, inundados de sales minerales y acariciados por una ardiente brisa de hidrógeno, amoníaco y metano, se producían numerosas reacciones químicas que dieron los primeros pasos hacia la vida.

El Origen de los Océanos

Cuando la corteza terrestre comenzó a solidificarse, el efecto marea siguió afectándola pero en mucha menor medida, reduciendo su efecto a un par de centenares de metros y al enfriarse aún más a unas decenas.

Para entonces, sin embargo, la atmósfera de la Tierra ya se había enfriado lo bastante como para que se condensaran las ingentes cantidades de vapor de agua que contenía. Empezó a llover, una lluvia intensa y continua, una lluvia que no llegaba al ardiente suelo sino que volvía a evaporarse a unos cientos de metros antes de tocarlo.

El proceso se vio ayudado por una intensa lluvia de asteroides y meteoritos, muchos de ellos compuestos en su mayor parte por hielo, que hace 3.900 MM de años bombardearon la Luna y la Tierra, seguramente procedentes de un cataclismo planetario similar al que dio origen a la Luna. La cantidad de meteoritos que cayó en esa época fue muy grande, como atestiguan los cráteres lunares, muchos de los cuales son de aquella época y algunos de hasta mil kilómetros de diámetro, lo que indica que los meteoritos caídos serían de centenares de kilómetros de radio. En la Tierra debió caer una cantidad al menos diez veces mayor y el calor generado por su caída elevó algo más la temperatura interior de la Tierra, pero también trajeron con ellos, en forma de hielo, una gran parte del agua que aún hoy en día forma nuestros océanos.

Pasado este cataclismo lunar, la corteza siguió enfriándose y al cabo de miles de años la lluvia empezó por fin a llegar hasta los primeros cratones, aún excesivamente calientes, y volvió a evaporarse y volvió a caer durante decenas de miles de años antes que en las cimas de las montañas, allí donde la corteza era más gruesa y más fría, se formaron los primeros charcos y lagos y los primeros ríos, que avanzaban serpenteando creando gigantescos torrentes hasta alcanzar las zonas más bajas, donde la corteza era más delgada y donde al agua volvía a hervir para volver a iniciar su eterno ciclo.

Millones de veces se repitió este ciclo, durante al menos cincuenta millones de años, antes de que por fin el agua que seguía cayendo torrencialmente empezara a formar los primeros mares que después se convirtieron en océanos que cubrieron una gran parte de la Tierra.

Pero al mismo tiempo que se iban formando los océanos, la influencia de la Luna comenzó a hacerse sentir en ellos.Conforme la corteza terrestre se había ido solidificando, la deformación provocada por el efecto marea era menor, pero los océanos, mucho más fluidos que el magma, reaccionaron a la gravitación lunar elevando una gigantesca marea que avanzaba como una ola de varios kilómetros de alto y azotaba los continentes a velocidades supersónicas, avanzando cientos de kilómetros en los continentes y arrastrando toneladas de rocas en su retirada.

La velocidad adquirida por esta ola gigantesca era tremenda, tanto que en los bordes de los continentes avanzaba tierra adentro rompiendo la barrera del sonido y generando millones de toneladas de espuma y trillones de minúsculas gotas de agua, que generaban gigantescas nubes que cubrían toda la Tierra. Y en su retirada los océanos absorbían elementos con los que se combinaban para crear numerosas sales y compuestos minerales, muchos de ellos de azufre, silicio o hierro que aportaron a los océanos primitivos un color verde rojizo que fue el color dominante del planeta en los siguientes millones de años. Aún pasarían varios cientos de millones de años antes de que la Tierra se frenara y la Luna se alejara lo suficiente como para que la marea llegara a tener solo unos cientos de metros de altura. Y cuando la Tierra fue lo bastante lenta y la marea oceánica lo bastante baja, la cantidad de espuma y gotas en suspensión fue lo bastante pequeña para que por fin, entre un mar de nubes que había cubierto la Tierra durante cientos de millones de años, aparecieran los primeros claros a través de los cuales la luz del Sol alcanzó por primera vez la superficie sólida y el rojo mar de la Tierra.

La Atmósfera Primordial

Los primeros planetas que se formaron orbitaban alrededor del Sol a través de una nube de gas y polvo cuyos componentes principales eran Hidrógeno y Helio, seguidos de Oxígeno, Neón, Nitrógeno y Carbono. Aún en el vacío espacial, y en igual medida tras la formación de los planetas, los elementos más abundantes interactuaban entre sí formando algunas moléculas complejas. El Hidrógeno, altamente reactivo y superabundante en todo el universo, se unió a diversos átomos, especialmente a los siguientes en abundancia (Oxígeno, Carbono y Nitrógeno) para formar gases como vapor de agua, metano y amoníaco, lo que podemos considerar la atmósfera primordial. Los gases nobles como Helio y Neón, a pesar de ser más abundantes que el Nitrógeno, no tenían apenas capacidad de formar compuestos, por eso quedaban flotando libres en la atmósfera y, al ser más ligeros quedaban en las capas más elevadas de la atmósfera. Si el planeta no era lo suficientemente masivo, esos gases podían escapar de la atracción gravitatoria del planeta.

En un planeta del tamaño de Marte la atmósfera apenas llegaría a una centésima parte de la presión atmosférica de la Tierra, mientras que en Júpiter la atmósfera llegó a ser tan grande que a consecuencia de la presión los gases llegaron a licuarse e incluso solidificarse. Así, en Júpiter, sobre un núcleo de hierro y silicatos de dos veces el tamaño de la Tierra hay una capa de Hidrógeno metálico de miles de kilómetros de espesor y sobre ella otra capa de Hidrógeno y helio en estado líquido. Sobre todo ello se mantiene una atmósfera de un 90% de Hidrógeno, un 9'5% de helio y el resto de compuestos típicos de la atmósfera primordial.

La evolución de la Atmósfera

Cuando el Sol empezó a brillar, el Sistema Solar contenía varios cuerpos celestes que tenían una atmósfera primordial compuesta de vapor de agua, metano y amoníaco, con más o menos cantidad de hidrógeno según el tamaño del planeta.

Al quedar el sistema solar cada vez más despejado de polvo, el calor del Sol empezó a afectar a los planetas que giraban a su alrededor. Al calentarse las capas altas de la atmósfera se producía una disociación de las moléculas de vapor de agua, separándose en sus componentes, Oxígeno e Hidrógeno. El Hidrógeno libre era muy ligero, y más al calentarse, por lo que tendía a ascender sobre la atmósfera y a determinada distancia podía escapar del campo gravitatorio siendo arrastrado por el viento solar hacia más allá del sistema solar.

El Oxígeno libre reaccionaba con el amoníaco y el metano para formar Nitrógeno, Dióxido de Carbono y agua, y con este agua volvía a repetirse el ciclo una vez tras otra. El final de este proceso, de repetirse un numero indefinido de veces, era la desaparición de toda el agua y el Hidrógeno quedando entonces una atmósfera inerte, compuesta principalmente de Dióxido de Carbono con algo de Nitrógeno, sin que a partir de entonces se produzcan más cambios. Si el planeta era lo bastante grande podría retener además una cantidad más o menos apreciable de Hidrógeno y Helio.

En Mercurio, demasiado pequeño y excesivamente cerca del Sol, esta reacción se produjo muy rápido acabando en pocos millones de años con toda la atmósfera del planeta. Hoy en día no quedan rastros de atmósfera en la superficie de Mercurio, si bien durante el día, que dura varias semanas, el calor es tan intenso que las rocas de la superficie exhalan Oxígeno, Sodio, Hidrógeno, Helio y Potasio. Durante la noche el Sodio y el Potasio son reabsorbidos por los minerales de la superficie, parte del hidrógeno y el helio escapan de la atracción gravitatoria de Mercurio y así, poco a poco, Mercurio va perdiendo sus componentes gaseosos.

Aunque mucho más lejos, el reducido tamaño de Marte también hizo que desapareciera gran parte de su atmósfera quedando hoy en día apenas leves trazas de una atmósfera muy tenue de Nitrógeno y Dióxido de Carbono.

Venus y la Tierra son lo bastante grandes como para que el Hidrógeno no se pierda con tanta rapidez en el espacio, y en ellos se ha producido otro fenómeno que no se había producido en los planetas más pequeños.

Cuando los rayos UV (ultravioleta) disociaban las moléculas de agua, los átomos de Hidrógeno ascendían sobre la atmósfera para perderse en el espacio, y los de Oxígeno descendían para repetir el ciclo que conduciría a una nueva atmósfera. Pero mientras permanecía como Oxígeno libre, algunas moléculas eran bombardeadas por rayos UV formándose moléculas de Ozono. El Ozono era más ligero que la atmósfera, por eso formaba una capa sobre ella. Pero más importante, el Ozono NO DEJABA PASAR los rayos UV, es decir que cuando se formaba la capa de Ozono el proceso de disociación del agua se detenía.

La capa de Ozono se mantenía a una muy elevada altitud, más de veinte kilómetros, y al ser bombardeada por rayos UV muchas moléculas podían adquirir suficiente velocidad como para escapar de la atracción planetaria. Se generó entonces un efecto autorregulador, la pérdida de ozono permitía el paso de rayos UV que generaban más ozono hasta encontrar un punto de equilibrio. De esta forma la disociación del agua se ha visto muy reducida.

Al ser Venus algo más pequeña que la Tierra y al estar situada mucho más cerca del Sol, su capa de Ozono se disolvía con más rapidez que la capa de ozono terrestre, de ahí que a la larga desapareciera todo el oxígeno de su atmósfera convirtiéndose ésta en una muestra más de atmósfera inerte, compuesta de Dióxido de Carbono y Nitrógeno. Al agotarse el oxígeno libre de la atmósfera dejó de producirse ozono y la capa de ozono de Venus acabó por desaparecer.

Mientras tanto, los planetas gigantes se encontraban en la situación opuesta. Por un lado estaban tan lejos del Sol que los rayos UV apenas alcanzaban a disociar una mínima cantidad de moléculas de agua. La temperatura transmitida por el Sol era apenas suficiente para calentar los gases, al contrario, debido a sus propios procesos internos el mismo Júpiter genera más calor que el que recibe del Sol. Y por último, la masa de Júpiter es tan grande y a esa distancia el viento solar tan débil, que ni siquiera el Hidrógeno consigue escapar con facilidad de su campo gravitatorio, por lo que la conversión de Atmósfera Primigenia en Atmósfera Inerte aún está en sus inicios.

Sin embargo el proceso en la Tierra ha seguido un camino diferente. Al principio, tal como en los demás planetas del sistema solar, se produjo una Atmósfera Primigenia de Vapor de Agua, Amoníaco y Metano. También como en los demás planetas comenzó la transformación de esa atmósfera en otra inerte de Dióxido de Carbono y Nitrógeno. Pero hoy en día gozamos de una saludable atmósfera de Nitrógeno, Oxígeno y Vapor de Agua, con algunas trazas de otros gases como Argón o Dióxido de Carbono.

Bibliografía

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• http://www.universoviviente.com./index.htm © Copyright 1998 - 2005, Derechos reservados, Sergio Torres Arzayús

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