El Sistema Solar – Generalidades y descubrimientos recientes

El Sistema Solar –
Generalidades y
descubrimientos recientes
¿Qué métodos usamos para
estudiar el Sistema Solar?
• Naves espaciales equipadas con sensores remotos.
• Observaciones desde la Tierrra
• Observaciones desde satélites en órbita
• Modelos matemáticos en computadora
• Analogías con fenómenos geológicos en la Tierra
• Experimentación con materiales extraterrestres
(meteoritos, polvo cósmico, rocas lunares)
Nuestro objeto de
estudio
El Sol, 9 planetas, decenas de satélites, cientos de
cometas, miles de asteroides y el medio interplanetario
Escala
Externo
Interno
Distancias al sol, órbita y
tamaño
Dist-sol
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno
Plutón
58
108
150 (1UA)
228
778
1400
3000
4497
5900
masa-den
0.05-5.4
0.82-5.2
1.00-5.5
0.11-3.9
318-1.3
95.2-0.7
14.6-1.2
17.2-1.7
?-?
Trans-rot
0.24-59
0.62-243
1.0 - 1.0
1.88-1.05
11.86-0.4
29.46-0.44
84.01-0.72
164.8-0.67
247.7-6.4
Algunas inconsistencias
• Hay varias lunas más grandes que Pluto y dos más
grandes que Mercurio
• Hay varias lunas pequeñas que probablemente son
aseroides capturados
• Los cometas algunas veces son indistinguibles de
asteroides
• El cinturón Kuiper, la nube de Oord y objetos
como chairon no se ajustan al esquema tradicional
• Centauros y objetos trans-Uránicos
• Los sistemas Tierra-Luna y Plutón-Chairon son más
bien sistemas de planetas dobles
Mercurio
•
La atmósfera de Mercurio es tan delgada que
casi no se puede distinguir.
•
Se ha observado en detalle menos de la mitad
de la superficie del planeta.
Radio (2440 km), pequeño campo magnético,
temperatura 500°C ó –180°C
Superfice cubierta de cráteres
Venus
Venus (6052km) rota en dirección retrógrada (hacia atrás).
Cuando más cerca, Venus está a sólo 42 millones de kilómetros
de la Tierra.
Venus tiene una atmósfera muy densa de bióxido de carbono.
La presión atmosférica en la superficie es 90 veces la de la
Tierra. Está también rodeado de nubes de H2SO4
Debido a su cercanía del Sol, así como su espesa atmósfera, la
temperatura superficial es extremadamente alta, hasta de 475°
Celcius.
Venus no presenta erosion por agua y alguna por vientos. Sin
embargo, presenta mucha actividad volcánica.
No tiene campo magnético
Tierra
Tierra (6378 km)
Atmósfera de nitrógeno, oxígeno, <<CO2 y H2O,
agua líquida
Actividad volcánica y tectónica, superfice
constantemente renovada
Campo magnético
Un satélite, la Luna (1738 km radio)
Casquetes polares
La Luna
• Diámetro 3876 km, órbita ~385,000 km
• Superfice fuertemente marcada por cráteres
• Geología dominada por basalto (mares de lava),
anortosita en la zonas montañosas y regolito
(fragmentos y polvo producido por impactos)
• Los cráteres tienen en su mayoría más de 3,000 Ma
• Visitada por las misiones Apollo (1968-1974)
• Casi no tiene atmósfera
• No tiene campo magnético, pero la magnetización
fósil en rocas lunares sugiere que tuvo uno en el
pasado.
Algunos conceptos mal
entendidos
• El lado oscuro de la Luna: La mitad de la Luna siempre
está iluminada por el sol. La rotación de la luna hace que
siempre veamos el mismo lado.
• La luna se está alejando de la Tierra. La dinámica de la
rotación de la Luna produce una transferencia neta de energía
de la Tierra hacia la Luna: La velocidad de rotación de la
Tierra disminuye 1.5 milisegundos/siglo y lleva a la luna a
una órbita 3.8 cm más alta cada año.
• La fuerza de gravedad de la Luna causa las mareas: La
fuerza de gravedad de la Tierra es miles de veces mayor que
la de la Luna; es el desbalance entre la fuerza de gravedad y
la fuerza centrípeta la que las causa.
Nuevas imágenes de la Luna: Misiones
Clementine (1994) y Lunar Prospector
(1999)
Descubrimiento de hielo en los polos de
la Luna
Espectrometría de neutrones
El costo de colonizar la Luna, bajó
dramáticamente, pero: ¿de quién es el agua?
Algunas preguntas sin respuesta
• ¿Porqué están los mares concentrados en el lado
cercano de la Luna?
• ¿Porqué esta el centro de masa de la Luna
desalineado?
• Ahora que encontramos agua en la Luna qué vamos
a hacer con ella?
• Solo 12 hombres han caminado en la Luna ¿quién
será la primera mujer?
Marte
• Radio 3397 km, órbita ~228,000,000 km
• Superfice fuertemente marcada por marcas de
erosión (cañones), dunas y volcanismo, también hay
cráteres
• Geología dominada por rocas y suelos
• Visitada por las misiones Mariner (60´s), Viking
(70´s) y Mars Pathfinder (1997)
• Tiene delgada atmósfera con CO2,
• No tiene campo magnético, pero la magnetización
fósil en su corteza sugiere que tuvo uno en el
pasado.
Casquetes polares (~30% de la atmósfera)
Algunos rasgos
• Evidencia de volcanismo:
Algunos volcanes puedes ser relativamente jóvenes (~20 Ma)
Rasgos en Marte
• Casquetes Polares:
• Superfice oxidada-rocosa
Historia geológica
Al igual que la Luna, el volcanismo en Marte es muy
antiguo. Las planicies como “mares” son de la misma edad
que los mares de la Luna, raproximadamente 3 to 3.5 mil
millones de años. Sin embargo, el vulcanismo tuvo mayor
duración en Marte. Parece también que el estilo de
volcanismo cambió en el tiempo. En las altiplanicies como .
paterae y planicies como mares en Marte el vulcanismo
terminó hace 3000 millones de años; pero algunos volcanes
escudo y cono más pequeños hicieron erupción hace 2000
millones de años. Los volcanes escudo gigantes son aun más
jóvenes y se formaron entre 1000 y 2000 millones de años.
The youngest lava flows on Olympus Mons are
only 20 to 200 million years old. These flows are
very small, however, and they probably represent
the last gasp of martian volcanism. Thus, the odds
of finding an active volcano on Mars today are
very small but not impossible.
¿Agua en Marte?
• Rasgos de erosión:
Canales, abanicos de
sedimentos –
Comparación entre
superficie del volcán
Santa Helena y crater
en Marte
Los rasgos son
relativamente
jóvenes:
¿Vida en Marte? – ALH-8401
• Hace 4,500 millones de años: La superficie de Marte se
enfría. El meteorito se cristaliza de manera similar a las lavas
en la superficie de la Tierra.
• Hace 3800 a 4000 millones de años - Impacto.
• Hace 1400 a 3000 millones de años, se forman carbonatos
en fracturas en el meteorito, indicando presencia de agua.
Más...
• Hace 12 a 17 millones de años: Impacto envía el meteorito
fuera de Marte. Velocidad de escape ~5.5 km\s
• Hace 13,000 años – Impacto en Alen Hills- Antártica.
•1998-2000- Investigaciones reportan evidencia de vida.
¿Bacteria- magnetotática?
¿Cómo sabemos es de
marte?
Doce meteoritos conocidos de Marte son rocas ígneas
con características inusuales (SNC achondritas
llamadas Shergotty, Nakhla, Chassigny son los
ejemplos tipo). La mayoría de los meteoritos de Marte
tienen 1.3 Ga mucho más jóvenes que los meteoritos
comunes que tienen 4.5 Ga. Tambien tienen más alto
contenido de volátiles que los meteoritos ígneos. La
evidencia más conclusiva de que los SNC se originaron
en marte viene de los gases atrapados en su interior, son
indistinguibles de los medidos por la sonda Viking en
la atmósfera de Marte.
Tectónica de placas en Marte
Evidencia de un campo magnético en Marte:
Las bandas, ¿corresponden a
anomalías como las que se
observan en la Tierra?
Tierra –45,+50°C
El efecto de invernadero,
comparación entre Marte,
Venus Venus
y la Tierra
~450°C
Marte –165,+20°C
Los Asteroides
• ¿Es el Dead-Star de guerras de las galaxias que
explotó?
• Si juntas todos los asteroides no haces un planeta
la mitad de tamaño de Mercurio.
Asteroides
En 1801, mientras hacía un mapa del cielo,
Guiseppe Piazzi descubrió accidentalemente un
pequeño objeto de 1000 kilómetros de diámetro entre
los órbitas de Marte y Júpiter. Piazzi llamó a este
objeto Ceres. Era el primer asteroide descubierto. En
1802, se desubrieron otros dos.
•
Hay más de 7500 pequeños objectos identificados
en el sistema solar.
•
Los asteroides se numeraron en el orden en que
fueron descubiertos. Por ejemplo 1 Ceres, 2 Pallas,
etc.
•
Los Ateroides – ¿impactos con la Tierra y
catástrofes globales?
Júpiter
•
Jupiter está rodeado por un enorme campo magnético llamado
la magnetosfera, que tiene un millón de veces el volumen de la
magnetosfera terrestre. En dicha magnetosfera se encuentran
atrapadas partículas cargadas que forman intensos cinturones de
radiación. Estos cinturones son similares a los cinturones de Van
Allen en la Tierra, pero son millones de veces más intensos.
•
Jupiter tiene 16 lunas, que constituyen el sistema Joviano, un
sistema solar en miniatura. Los cuatro satélites más grandes son Io
(que presenta vulcanismo), Europa, Ganímedes y Callisto, los
cuales fueron descubiertos por Galileo en 1610 y son conocidos
como los satélites Galileanos. Las otras pèqueñas lunas tienen sus
órbitas o entre Jupiter e Io, o fuera de la órbita de Callisto. Éstas
últimas pueden ser asteroides capturados por Jupiter. He aquí los
nombres: Metis, Adrastea, Almatea, Teba, Leda, Himalia.
Io y Europa
Saturno
Con una composición de hidrógeno y helio, la atmósfera
superior de Saturno muestra bandas similares a las de Júpiter, pero a
diferencia de éste, las bandas individuales y nubes tienen poca
variación en color.
•
En 1610, Galileo observó la peculiar apariencia de Saturno, pero
no pudo reconocer la forma real de los facetas a cada lado del
planeta. No fue sino hasta 50 años después que el astrónomo
Christian Huygens descubrió que estas formas eran en realidad
anillos.
•
Saturno posee un intenso campo magnético que da lugar a una
magnetosfera como la del la Tierra.
•
Como Jupiter, Saturno tiene muchas lunas y objetos como
asteroides orbitando a su alrededor. Sus tamaños vande 5150
kilómetros a 20 kilómetros en diámetro, aunque puede haber otros
más pequeños. Nombres de los principales: Titán (con atmófera
propia), Dione, Tetis, Mimas, Enceladus y Rea
•
Titan
Urano
•
El eje de rotación de Urano se encuentra inclinado a
cerca de 98° , casi perpendicular a su órbita.
Consecuentemente, las estaciones y días en Urano son
sumamente raras. Unas veces el polo norte apunta hacia
el Sol, mientras que otraso lo hace el polo sur.
•
El Voyager 2 confirmó la presencia de 11 anillos en
Urano. El anillo más externo tiene 100 kilometro de ancho.
•
En los últimos años se han descubierto 5 lunas
orbitando Urano, pero sus nombres no han sido aceptados
todavía oficialmente por la Unión Astronómica
Internacional.
Neptuno
•
Neptuno es el más externo de los cuatro gigantes gaseosos:
Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno.
•
Debido a su distancia al Sol, la atmósfera de Neptuno está a 225° C.
•
El color azul-verde del planeta se debe a la presencia de metano
en la atmósfera. Ésta consiste principalmente de hidrógeno, helio y
metano.
•
Hasta el encuentro del Voyager en 1989, se pensaba que los
anillos que rodean Neptuno eran arcos. Ahora sabemos que los anillos
rodean completamente al planeta, pero la anchura de cada anillo varía
a lo largo de su longitud.
•
Las lunas de Neptuno son: Tritón, Naiad, Talasa, Despina,
Galatea, Larisa, Proteo y Nereida.
Plutón – Un misterio desde su
descubrimiento en 1930
• El único que no ha sido visitado:
• ¿Es de verdad un planeta? Es más
pequeño que 7 lunas del Sistema
Solar. ¿Es un objeto transneptuniano? ¿O fue una luna de
Neptuno? – Se parece mucho a
Tritón
• Su luna, Cairote (Charon), es 1\3
del tamaño de plutón, fue
descubierta en 1978
Nemesis
Probablemente la historia más sorprendente respecto a objetos
trans.Neptuniano es la existencia de un objeto llamado Nemesis.
Se postula que es una estrella acompañante del sol, quizá una
enanana café o negra, entre 20,000 y 90,000 UA del sol, con un
período de rotación de 30 millones de años.
¿Porqué? Parece haber una ciclicidad en extinciones globales de
~30 millones de años. La teoría dice que cuando Nemesis se
acerca, perturba el cinturón de Orb y el cinturón Kuiper,
enviando objetos, cometas y asteroides al interior del sistema
solar.
Radio telescopios no han podido encontrar evidenica de su
existencia. El concenso es que Nemesis no existe.