Planetas Rocosos

FIA 0111
PLANETAS
Sistema Solar, Formación, Planetas,
Satélites y Cuerpos menores
FIA 0111- Astronomia
Nelson Padilla (P. U. Catolica)
Planetas
Tierra, Venus, Marte, Mercurio y Luna
Estructura interna
Unico con
Luna
considerable
Planetas Terrestres
Aglomeramiento, calentamiento, diferenciación
Evolución geológica
Costra sólida, bombardeo
intenso
Vulcanismo global
Vulcanismo reducido,
tectónica de placas
Solidificación del manto sin
tectónica
Interior frío, no hay
actividad
Evolución atmosférica
Cómo medimos la estructura interna de un planeta?
A.
B.
C.
D.
E.
Con periodo orbital y distancia al sol
Midiendo la aceleración de un objeto que cae hacia el planeta.
Por su tamaño
Por la composición de su superficie
Con al menos dos de las anteriores.
FIA 0111- Astronomia
Mercurio
NASA/Messenger
Mercurio
Mercurio muestra fases como la Luna por ser un planeta interior a la órbita de
la Tierra. Su tamaño es de 2500 km de diámetro, algo mayor que la Luna
(1700 km), pero mucho mas pequeño que la Tierra (6300 km).
No tiene atmósfera la superficie está llena de cráteres de distintos tamaños.
Aunque su aspecto superficial es similar al de la Luna, Mercurio es un
planeta mucho mas denso, con un núcleo de hierro y metales pesados muy
importante.
NASA/Messenger
Mercurio
Imagen del borde del Sol durante tránsitos de Mercurio en 1999 y 2003.
Como el Sol está tan cerca, sus fuerzas de marea influencian la rotación
del planeta, que es de 59d. La traslación (órbita) alrededor del Sol es de
88d, esta en resonancia con la rotación. El día de Mercurio dura unos 2
años.
Mercurio es el único planeta terrestre que no posee atmósfera (como la
Luna). Debido a esto las temperaturas superficiales son extremas.
Por ser el planeta mas cercano al Sol, a solo 0.4 u.a., la superficie que
recibe la luz solar tiene una temperatura muy elevada.
Mercurio
Las naves Mariner en los `70 y la nave Messenger en el 2008 tomaron fotos
detalladas de la superficie de Mercurio. Esta superficie se asemeja a la de la
Luna, aunque menos bombardeada ya que hay menos cráteres y mas
planicies entre los cráteres, aunque no tiene mares y tiene grandes grietas.
NASA/Mariner
Mercurio
Se cree que la menor cantidad de cráteres en Mercurio comparado con la Luna
es debido a la actividad volcánica: los cráteres viejos fueron inundados por
lava del interior. Sin embargo, ahora Mercurio es un planeta geológicamente
inactivo (sin terremotos o volcanes).
NASA/Messenger
Mercurio
Mariner 10 mosaic image
detailing Mercury’s surface.
The last major geologic event is
the crater to the left called
Caloris Basin, produced by a
large asteroid impact.
This crater is located in the
equatorial region and has a
diameter of 1,400 km (over half
the planet's radius), with
mountains up to 3km high.
Caloris
Basin
NASA/Mariner
The impact was so great that
the seismic waves caused
earthquakes in the region
opposite the planet, where the
ground is broken.
Escapado y arrugado, con cráteres
posteriores. A medida que
Mercurio se enfrió, su corteza se
solidificó primero. Mercurio
todavía rotaba rápido, y por eso
tenía un ecuador más ancho. A
medida que disminuyó su rotación,
se hizo más esférico por la fuerza
de marea del Sol que produjeron
las arrugas lineales.
NASA/Mariner
Mercury
Entre 2008 y 2011, la misión Messenger que orbitó Mercurio analizó la superficie (izquierda y centro).
Mercurio tiene una razón Al/Si menor y Mg/Si mayor que la Luna y Tierra, indicando una composición
inicial diferente al de los otros planetas, con consecuencias para el tipo de volcanismo que ocurrió en
Mercurio.
Messenger encontró un campo magnético fuerte y una
atmósfera débil. No se entiende bien porqué Mercurio, que
rota muy despacio, tiene un campo magnético fuerte.
NASA/Messenger
Venus
Venus
La atmósfera de Venus es muy densa.
Debido a la opaca capa de nubes que
cubre el planeta, no se puede ver
directamente su superficie, la cual
sólo puede ser mapeada por radar.
Por eso fue muy difícil determinar la
duración de rotación del planeta. La
rotación de 249d se midió por radar
desde la Tierra.
Esta rotación es retrógrada, debido a
una colisión cuando el planeta se
estaba formando.
Las nubes de su atmósfera no son nubes de vapor de agua, sino que de
ácido sulfúrico. Debido a la atmósfera, las condiciones en la superficie son
muy extremas: la temperatura y la presión son elevadísimas.
Venus
Venus es el planeta mas cercano a la Tierra,
orbitando a unas 0.7 u.a. del Sol.
En muchas propiedades es el planeta que
mas se asemeja al nuestro.
Por ejemplo, su dimensión es muy similar a
la de la Tierra, así como su estructura.
Sin embargo, hay algunas diferencias
importantes: Venus no tiene un campo
magnético como la Tierra debido a la
rotación tan lenta, y su atmósfera es unas
100 veces mas densa que la nuestra.
La alta densidad de la atmósfera hace que Venus tenga un efecto invernadero
descontrolado. Todos los gases de invernadero como el CO2 y el H2O
terminaron en la atmósfera, causando las condiciones de invernadero
extremas.
La Nave
Magellan
La nave Magellan tomó imágenes detalladas de la superficie del planeta
Venus usando radar, que permite ver a través de las nubes.
Las imágenes de radar de Magellan revelaron un terreno complejo,
incluyendo grandes volcanes, domos volcánicos, valles, cañones, y
algunos pocos cráteres de impacto. Sin embargo, no sabemos si los
volcanes estan activos todavía.
Existen dos regiones elevadas o continentes, la Tierra de Ishtar en el norte
y la tierra de Afrodita en la zona ecuatorial. Las montañas mas elevadas
son los montes Maxwell, que son mas altos que el Everest.
Las Naves Venera
Las únicas naves que se posaron en la superficie con éxito fueron las naves rusas Venera
9 y 10 en 1975, y después las 13, 14, 17 y 18.
Las fotos de las Venera muestran un suelo rocoso erosionado, con rocas chatas de
bordes agudos. Algunas rocas son basálticas, de origen volcánico, y otras parecen
graníticas, probablemente de la corteza planetaria vieja.
Las Naves Venera
Las Venera aterrizaron en unas regiones altas llamadas Beta Regio.
Estas naves solo sobrevivieron por una hora antes de sucumbir a las presiones y
temperaturas altísimas y a la atmósfera corrosiva. Eso fue suficiente como para
tomar y transmitir por radio algunas imágenes de la superficie. El color real de la
superficie y el aire es ocre, con la iluminación que parece la de un día nublado en la
Tierra.
Mercurio
Venus
Tierra
Estructura interna
Campo magnético
Planeta geológicamente activo
Superficie:
océanos y
continentes
Atmósfera
Efecto
invernadero
Vida
Tierra y Luna fotografiadas desde Marte
La Tierra y la Luna vistas desde Marte (a una distancia de 139 millones de km) por
la nave Mars Global Surveyor en el 2003
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Nelson Padilla(P. U. Catolica)
La Tierra y la Luna vistas desde Marte (a una distancia de 139 millones de km) por
la nave MGS en el 2003
Tierra
La Tierra tiene seis regiones principales, de adentro hacia afuera:
1. El núcleo
2. El manto
3. La costra
4. La hidrósfera
5. La atmósfera
6. La magnetósfera
La Atmósfera
100 km
RT=6300 km
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La Atmósfera
La Tierra tiene una atmósfera razonablemente densa.
La atmósfera contiene nubes de vapor de agua, y a veces
llueve, nieva o hiela.
Los vientos son generalmente moderados, aunque tormentas
gigantescas se forman en las zonas ecuatoriales marinas
con vientos de más de 150km/h.
La Atmósfera
La atmósfera se divide en
capas, con las más
densas hacia abajo.
Evolución de la atmósfera terrestre
• La atmósfera original de la Tierra se perdió muy temprano.
• La atmósfera secundaria actual se debe a vulcanismo y a los cometas.
• Los océanos tambien…
J. Kasting 2004
Evolución de la atmósfera terrestre
• La atmósfera cambió como consecuencia de la vida en la Tierra.
hoy
orígen
J. Kasting 2004
Evolución de la atmósfera terrestre
Discusión:
• Seguirá evolucionando la composición química de
nuestra atmósfera?
• Cuál es el impacto real en la atmósfera debido a la
actividad humana?
La Hidrósfera
Mas del 70% de la superficie de la
Tierra esta cubierta de agua.
La mayor concentración de agua se
encuentra en el hemisferio sur.
La Hidrósfera
La mayor reserva de agua dulce del planeta se encuentra en la Antártida.
Temperatura superficial
Temperatura superficial
Sismos, Volcanes y Placas
El interior de la Tierra es ígneo.
Escala de Terremotos de Richter
MAGNITUD
FRECUENCIA
EFECTOS
8.0 o mas
1 por año
Gigante, destrucción total de cercanías
7.0 a 7.9
18 por año
Mayor, causa daños graves
6.0 a 6.9
120 por año
Fuerte, puede ocasionar daños
5.0 a 5.9
800 por año
Moderado, ocurren daños ligeros
4.0 a 4.9
17 por día
Suave, causa solo daños menores
3.0 a 3.9
134 por día
Menor, no se siente pero se registra
Menos de 3.0
5000 por día
Temblor muy menor
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Grand Canyon,
Arizona
Home
Emisiones Humanas
Emisiones nocturnas de America del Sur
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Magnetósfera
La magnetósfera protege a la superficie terrestre de las
partículas del viento solar.
Magnetósfera
auroras
Tierra
Estructura interna
Campo magnético
Planeta geológicamente activo
Superficie:
océanos y
continentes
Atmósfera
Efecto
invernadero
Vida
Luna
La masa de la Luna es tan
pequeña que carece de
atmósfera.
Tampoco tiene un campo
magnético como la Tierra.
Es un planeta
geológicamente muerto,
no hay vulcanismo.
Está cubierta de cráteres de
impacto, y de
“mares” (regiones mas
oscuras debidas a
erupciones de lava
antiguas).
Luna
Formación de Cráteres
•
•
•
Proceso de formación de cráteres.
Las morfologías de los cráteres dependen de:
1. Masa del meteoro
2. Velocidad del meteoro
3. Ángulo de impacto
4. Características del terreno
Se puede conocer la historia de craterización
contando la distribución y tamaños de los
cráteres.
Historia de Cráteres
a) Período de craterización intensa
b) Período de vulcanismo intenso
c) Enfriamiento y formación de más cráteres
Luna
Efectos de la Luna sobre la Tierra:
– Eclipses
– Mareas
Las mareas son producidas por:
• La Luna
• La Luna y el Sol
• La Luna, el Sol y los planetas
Mareas
• Efecto de mareas sobre la
Tierra y la Luna. Las mareas
son causadas por fuerzas
tidales que tienden a estirar los
objetos.
Formación de la Luna
Formación de la Luna debida a la colisión con un
objeto del tamaño del planeta Marte.
Debido a su formación, la Luna no posee un núcleo
grande de materiales pesados fundidos (Fe, Ni)
como la Tierra y Mercurio.
Luna
Antes de aterrizar por primera
vez, muchas naves
fotografiaron la Luna en
detalle.
Luna
Debido a su proximidad, la Luna es el cuerpo
más estudiado por los humanos. Distintas
naves han explorado el planeta. Sin
embargo, es bastante poco interesante en
términos de albergar vida o de explotación
minera.
Astronauts on
Astronautas
enthe
la Luna
Moon
No hay atmósfera, el cielo
es negro.
La fuerza de gravedad es
muy baja, equivalente a
1/6 la de la Tierra.
Cara Visible de la Luna
Cara Oscura de la Luna
Como el período de
rotación de la Luna es
igual a su período de
traslación alrededor de
la Tierra, siempre nos
da la misma cara. Sin
embargo, la cara
oscura de la Luna es
morfológicamente
similar a la cara visible.
Ahora tenemos imágenes de toda la Luna
Polo Norte de la Luna
Aunque sería muy útil para el
desarrollo espacial y la
exploración de todo el sistema
solar debido a su baja gravedad,
la principal dificultad de tener una
base en la Luna es la falta de
agua. Varia naves encontraron
evidencia de hielo de agua en
cráteres en los polos de la Luna.
Esa evidencia (indirecta) no se ha
confirmado. Pero es importante
para establecer bases lunares
permanentes como requieren
algunos de los planes futuros de
colonización del Sistema Solar.
Tunel a china
• Si se hiciera un túnel de vacío a China, qué
tracción haría falta para llegar a la otra
superficie (de Valparaíso a Shangai)?
– sólo frenado
– de frenado para la bajada y acelerado para la subida
– ninguna
MARTE
LA PRÓXIMA FRONTERA
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Tierra
y
Marte
T = –60°C
T = 20°C
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www
www.nasa.gov/marsrover
phoenix.lpl.arizona.edu/
www.nineplanets.org
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Marte
El nuevo mapa topográfico global de
Marte muestra que el hemisferio N
es 5 km más profundo que el S.
La nave Surveyor encontró todo tipo
de evidencias de la existencia de un
océano de agua en el H-N en el
pasado (mas de un millón de años
atrás).
Tal océano habría sido solo de unos
100m de profundidad si estaba
acotado por líneas de costa que los
científicos ven en los mapas.
Todavía es un misterio donde se fue el
agua contenida en ese océano,
aunque es posible que este
presente bajo la superficie (en forma
líquida o como hielo).
Mapa topográfico de Marte
MGS
Lowlands
Highlands
Marte
No encontramos vulcanismo
activo en Marte. Aunque este
planeta es más evolucionado
geológicamente que la Tierra
(se enfrió), resultados recientes
de la nave Odisea indican que
tiene un núcleo ígneo, como el
resto de los planetas terrestres.
Marte
Monte Olimpo y detalle de su
crater tomado por Surveyor
Marte
Millones de años atras Marte podría haber tenido un océano cubriendo casi todo el
hemisferio norte, donde estan las regiones mas bajas.
El agua en la superficie de Marte se encuentra congelada en las regiones polares de
Marte. El resto del agua podria estar subterranea.
El casquete polar norte marciano tiene unos 1200km, conteniendo una capa de hielo
de 3km de espesor. La cantidad total de hielo ahí es 30 veces mas pequeña que
todo el hielo de la Antártida.
El casquete sur marciano es mas pequeño, de solo unos 420 km.
Los polos tienen variaciones estacionales, que pueden ser monitoreadas desde la
Tierra. Por ejemplo se ve una foto del telescopio espacial Hubble.
Foto de Sep 2001 mostrando la primavera en
el casquete polar sur marciano. La primavera
comenzó el 17 Jun 2001, y el verano
comienza 6 meses después, a mediados de
Nov 2001. Niebla y nubes de cristales de
hielo rodean el casquete polar, que tiene un
diámetro de 420 km.
Marte
Foto del casquete polar sur terrestre, que
tiene un diámetro 10 veces mas grande.
NASA-G
NASA-MGS
Marte
Evidencia de cauces secos en las paredes de un pequeño cráter de 7 km
de diámetro dentro del gran cráter Newton (de 387 km). Los depósitos
del líquido se encuentran en el fondo del cráter ahora secos. Se calcula
que unos 2.5 millones de litros de agua produjeron estos canales y
depósitos.
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Nelson Padilla (P. U. Catolica)
Fotos de alta resolución y telemetría laser de la nave Global Surveyor
revelaron distintas evidencias en favor de agua líquida en el pasado.
Por ejemplo, una de esas evidencias de agua en la región polar de Marte
son fotos de lo que parece la costa de un lago u océano que ahora se ha
secado.
Marte
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Nelson Padilla (P. U. Catolica)
Marte
Región entre
Arabia Terra y las
mesetas del
norte.
Fotos misteriosas
en Marte
tomadas por
Viking no son tan
misteriosas.
Marte
Foto de la “Ciudad Inca”
Imagen de la “cara” de Sidonia tomada con
mucho mas detalle por la Mars Global
Surveyor muestra que no es una cara.
Marte
Remolinos de polvo en Marte, fotografiados por el Spirit en el 2008.
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Tormenta global de polvo en Marte
Fotos del telescopio espacial mostrando una tormenta planetaria.
La Atmósfera Marciana
Comparación de las atmósferas de Venus, Tierra, Marte.
El efecto invernadero es prácticamente inexistente en Marte, es
moderado en la Tierra, y está descontrolado en Venus.
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Marte
La nave Phoenix Lander fotografió lo que parece
una nevada en el 2008.
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La Superficie Marciana
-63c
El suelo de Marte
es rojo, debido
a óxido de
hierro. Buena
parte del
oxígeno esta
atrapado en el
suelo.
Foto de la Viking
de los 80s.
La Superficie Marciana
Pathfinder duró solo una
semana en 1997, pero
fué muy exitosa (y
barata).
Probo tecnología nueva:
aterrizó usando bolsas
de aire en el lecho de
un cauce seco, y se
abrió como una flor
liberando un pequeño
robot que exploró el
terreno.
Tomó muchas fotos de
la superficie marciana.
Superficie de Marte
Posible Historia de Marte
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Qué le falta a Marte?
➡
➡
➡
➡
➡
➡
➡
➡
más radiación solar
campo magnético más intenso
atmósfera más densa
más oxígeno (plantas,bacterias)
capa de ozono
agua líquida, vapor de agua
interior ígneo
una luna grande
Ventajas de Marte?
➡
➡
➡
➡
menor gravedad
más cerca del cinturón de asteroides
más cerca de Júpiter y Saturno
atmósfera tenue y sin nubes para
observaciones astronómicas
MARTE
Somewhere, something
incredible is waiting to
be known...
Carl Sagan
Hielo debajo de la superficie en Marte
Jun 2008
Mars
Phoenix
Lander
FIA 0111- Astronomia
Dante Minniti (P. U. Catolica)
Lunas de
Marte
NASA-MGS
Fobos y Deimos, las dos pequeñas lunas de Marte, son asteroides
capturados, como lo demuestran sus formas irregulares.
Las paredes del crater Stickney de 10km de diámetro, casi la mitad del
tamaño de Fobos. Las rocas mas grandes tienen unos 50m de tamaño.
Estas lunitas son potencialmente importantes para colonizar el planeta.
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Phobos
FIA 0111- Astronomia
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90
Eclipses de Deimos
y Phobos
Misión a Marte
Misión a Marte
Día 1
La misión dura 972 días, con 455
días en Marte.
Se puede hacer cada 26 meses.
Día 714
T
M
Día 259
Día 972
Misión a Marte
❧ Ventajas de
astronautas vs
misión robótica
●
●
●
●
●
decisiones in situ
exploración
análisis del suelo
excavaciones profundas
instrumental más versátil
Misión a Marte
❧ Problemas para
una misión
tripulada a Marte
●
●
●
●
●
●
tormentas solares, altos niveles de radiación nociva
baja bravedad por largo tiempo durante el viaje
alta gravedad para el descenso y ascenso
demora de hasta 45 minutos en comunicaciones
sin posibilidades de abortar la misión y retornar
decidir la tripulación adecuada (pilotos, ingenieros,
médicos, geólogos, biólogos,...)
MARTE: el futuro...
Planetas Terrestres
Aglomeramiento, calentamiento, diferenciación
Evolución geológica
Costra sólida, bombardeo
intenso
Vulcanismo global
Vulcanismo reducido,
tectónica de placas
Solidificación del manto sin
tectónica
Interior frío, no hay
actividad
Evolución atmosférica
Planetas Terrestres
• Tienen superficie sólida (rocosa).
• Es posible habitarlos, aunque fragilmente.
• Tienen gravedad baja, atmósferas delgadas, y perdieron los
elementos livianos (H y He).
• Tienen actividad volcánica y sísmica, tectónica de placas.
• Poseen densidades medias altas, con núcleos ígneos de
metales pesados (Fe, Ni).
• Se formaron por la condensación de los elementos pesados
en la nebulosa interior.
• Sufrieron gran bombardeo cuando se formó el Sistema Solar,
y tambien durante algunos episodios mas tardíos.
• Pueden tener campos magnéticos.
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Planetas Terrestres
Tierra, Venus, Marte, Mercurio y Luna
Estructura interna