Origen del Sistema Solar

CONSIDERACIONES A TENER EN CUENTA A LA HORA
DE INTERPRETAR EL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
1. Rotación alrededor del Sol en el mismo sentido.
2. Órbitas coplanarias excepto Plutón, cuya órbita se separa de la coplanariedad
en unos 20º.
3. Formación hace 4550 millones de años.
4. Distribución planetaria siguiendo de forma aproximada la regla de TitiusBode: 4/10, (4+3)/10, (4+(3X2))/10, (4+(3X22))/10, (4+(3X23))/10 ....
5. Composición diferencial con la distancia al Sol: planetas Terrestres y Jovianos.
6. Densas atmósferas de H y He en planetas Jovianos y muy escasas en planetas
terrestres.
7. Abundantes satélites en planetas Jovianos y escasos o ninguno en planetas
terrestres.
8. Existencia de una nube de Oort (aprox. 50.000 U.A. o 1 a.l.) de cometas.
9. Existencia de un cinturón de Kuiper (objetos transneptunianos entre 30 a 50
U.A.) conocido como cinturón de Edgeworth-Kuiper. Su límite externo alcanza
las 1000 U.A.
10. La masa de todos los planetas representa aproximadamente un 0.1% de todo el
Sistema Solar.
11. La mayoría de los meteoritos datas de hace 4500 millones de años. Indican que
en la parte interior del Sistema Solar la temperatura alcanzó los 1500 ºk. El
tiempo de condensación de la materia nebular en granos sólidos se ha estimado
en torno a 10 millones de años.
TEORÍAS SOBRE EL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
DESDE EL FIN DE LA EDAD MEDIA
1. El arzobispo irlandés Ussher (s. XVI-XVII) sostiene que la creación del
universo y del mundo tuvo lugar a las 9 horas del domingo 23/10/4004 B.C.
2. George D. Lecrerc, conde de Buffon (s. XVIII) propone la teoría de LA
COLISIÓN.
• Propone una Tierra más antigua que en las escrituras.
• Los planetas proceden del choque oblicuo del Sol con un cometa errante.
3. El filósofo Inmanuel Kant (s. XVIII) propone la TEORÍA NEBULAR: una
nebulosa solar con condensaciones secundarias que dan lugar a los planetas.
4. Pierre Simon, marqués de Laplace (s. XVIII-XIX) propone en 1796 su
SISTEMA DEL MUNDO. Este matemático francés desarrolló la TEORÍA
NEBULAR posteriormente refinada en sus detalles.
• Esta teoría fue cuestionada por le físico inglés James Clerk Maxwell
argumentando que las condensaciones de la primitiva nebulosa solar
eran inestables.
5. La condensación, como caso especial de inestabilidad gravitatoria (James
Jeans), sería dispersada por la rotación diferencial (Maxwell), en base a que la
densidad crítica para la estabilidad de las condensaciones debe ser superior al
cociente entre el cuadrado de la velocidad anguilar y la constante de
gravitación universal.
6. James Jeans, Forest R. Moulton y Thomas C. Chamberlin proponen la
TEORÍA DE LA COLISIÓN DEL SOL con otra estrella errante.
7. Carl Von Weizsäker (s. XX), resuelve la paradoja de Maxwell en base a que la
dinámica del disco de gas se basa en un movimiento rotacional y las partículas
siguen un movimiento en remolino o vórtice.
8. Posteriormente Ter-Haar, Chandrasekhar y Gerard Kuiper refinan la
TEORÍA DE LOS PLANETESIMALES.
9. Kuiper modificó la teoría de Weizsäker: las condensaciones del anillo nebuloso
tuvo lugar antes de la condensación del Sol. Es decir, los planetas nacieron en
la oscuridad.
IDEAS RECIENTES: ESCENARIO CONVENCIONAL:
Regiones tipo Taurus.
1. En regiones poco masivas de formación estelar se fragmenta una nube
molecular gigante (1-10 a.l. de diámetro) en “globulos de Bok”. Colapso de los
mismos en un tiempo del orden de 100.000 años.
2. Formación de disco protoplanetario (diámetro aprox. De 100 a.l.). Ejemplo
observable es β Pictoris.
3. Crecimiento por acreción de polvo hasta objetos de entre 1-10 km
(planetesimales) en un tiempo de 100000 años.
4. Fase de acreción desbocada o exponencial en un tiempo de 1.000.000 años.
5. Fase de acreción final. Crecimiento por colisiones y barrido de restos
interplanetarios en un tiempo estimado de 10.000.000 a 100.000.000 años.
6. Entrada del Sol en fase “T Tauri” antes de fin de crecimiento protoplanetario.
Duración de fase T Tauri en torno a 10.000.000 años.
7. Fase pre-secuencia principal en un tiempo del orden de 30.000.000 años.
8. Planetas gigantes en crecimiento muy rápido antes de la fase T Tauri del Sol.
9. Planetas terrestres en crecimiento más lento ( en torno a 100.000.000 años).
10. Disipación de la mayor parte de gas y polvo a causa de la fase “T Tauri” en un
tiempo del orden de 10.000.000 años.
NUEVOS ESCENARIOS (semillero estelar tipo Orión)
1. Origen en una región de formación estelar muy masiva.
2. Disco protoplanetario gravitatoriamente inestable. Se forman 4 protoplanetas
gigantes gaseosos en un tiempo récord ( del orden de 1.000 años). Los granos de
polvo se aglutinan en núcleos sólidos.
3. El disco de gas más allá de la órbita de Júpiter es barrido por la radiación UV
extrema de estrellas masivas cercanas en un tiempo del orden de 1.000.000
años.
4. Pérdida de parte de la envoltura gaseosa en Urano y Neptuno (gigantes
helados) en un tiempo del orden de 1.000.000 años.
RESUMEN DE TEORÍAS POSTMEDIEVALES
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Descartes (1644)
Buffon (1720): Colisión con cometa errante.
Kant (1755): Sol rodeado de disco nebular.
Laplace (1796): Nube de gas en contracción. Formación de anillos de gas.
Chamberlain y Moulton (1905): Teoría de los Planetesimales.
Jeans y Jeffreys (1928): Modelo de colisión con estrella errante.
Birkeland (1912), Alfven (1942) y Hoyle (1950): Teorías Magnéticas.
Von Weizsäker (1948), Ter Haar (1950), Kuiper: Teoría de las “turbulencias”
(órbitas aparentes).
¾ Cameron,, Wetherill y otros (1960-1990): Teoría del disco Nebular.
¾ Prentice (1970s): Moderna Teoría Laplaciana.
¾ Boss y otros (2000s): Generación del Sistema Solar en el entorno de otras
estrellas masivas próximas.
FORMACIÓN DE LA TIERRA
¾ Proceso de gestación y desarrollo entre 70 a 100 millones de años.
MECANISMOS DE ACRECIÓN
¾ Acreción simultánea con segregación del núcleo hace 4530 millones de años.
Grandes impactos interrumpieron el proceso de acreción. Entre ellos, el que
originó la Luna hace 4450 millones de años limpió la atmósfera primitiva y
refundió la primera corteza.
Hace 4450 millones de años, la Tierra alcanzó el 80-90 % de su masa actual
y tras el impacto con un cuerpo del tamaño de Marte, se originó la Luna.
Después se produjo rehomogeneización de toda la Tierra y barrido de
atmósfera previa. Se segregó un nuevo núcleo, nueva atmósfera y creación
de nueva corteza, lo supuso un renacimiento de la Tierra hace 4450 millones
de años.
¾ Como complemento se propone el mecanismo de acreción heterogénea,
mediante el cual hay:
1. Una primera etapa de acreción en condiciones reductoras, hasta el 8090% de la masa total.
2. Una siguiente etapa más oxidante, hasta el 10-20% de masa pendiente.
3. Una etapa final aún más oxidante.
MÁS INTERPRETACIONES
¾ Formación y solidificación de un océano magmático en condiciones de alta P y
T.
¾ Ausencia de fraccionación.
¾ Acumulación de la fase metálica, inmiscible con la fase silicatada en la base del
océano magmático, antes de penetrar diapíricamente en el núcleo.