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Ciencia y sociedad I
El planeta más joven detectado hasta ahora fuera
del sistema solar
Científicos alemanes han descubierto fuera de nuestro sistema solar un planeta
«recién nacido», el más joven detectado hasta ahora. Según ha anunciado el Instituto Max-Planck de Astronomía, con sede en Heidelberg (oeste de Alemania), la
estrella en torno a la que gira «todavía cuenta con el disco de gases y polvo del
que nació».
El nuevo planeta es considerado un verdadero
«peso pesado», pues su masa es 10 veces mayor
que la de Júpiter, el planeta más grande de nuestro
sistema solar.
En sus observaciones, los científicos que hicieron
el hallazgo han comprobado que el nuevo TW
Hydrae b se encuentra a una distancia de seis millones de kilómetros de su estrella y completa una
vuelta en torno a ella en solo 3,56 días.
La Tierra se encuentra a 150 millones de kilómetros del Sol, y Júpiter a 780 millones de kilómetros. El
estudio, que se publica en la revista Nature, servirá a
los astrónomos, según el citado instituto, para
entender mejor el nacimiento de los planetas.
Gracias a ello los científicos podrán determinar
mejor el tiempo que necesita un planeta para formarse.
Reconstrucción artística del planeta joven TW Hydrae b
hallado fuera del sistema solar. Cortesía de Axel M.
Quetz, Instituto de Astronomía Max Planck, Heidelberg.
Según las conclusiones de los astrónomos, este periodo no puede superar, en el
caso del planeta recién descubierto, los 10 millones de años, pues esa es la edad de
su estrella madre TW Hydrae, situada en la galaxia de Hydra. Nuestro Sol es 500 veces
más viejo.
«Con estos estudios hemos logrado demostrar, por vez primera, que en un anillo
de los que circundan estrellas nacen planetas», señaló el director del departamento
que estudia el nacimiento de las estrellas en el citado instituto, Thomas Henning.
Desde que comenzaron los estudios sobre planetas fuera de nuestra galaxia, a
mediados de los años noventa, se han descubierto unos 250 mundos extrasolares.
El mundo.es. Ciencia y Tecnología
http://www.elmundo.es/elmundo/2008/01/02/ciencia/1199299332.html
uestiones
1
¿Por qué gira tan rápido, alrededor de su estrella, el nuevo planeta descubierto?
2 Según la teoría de los planetesimales, ¿en qué fase de la misma se encuentra el
sistema solar TW Hydrae?
3 ¿Por qué crees que casi todos los planetas extrasolares que se han descubierto
son mucho más grandes que Júpiter, nuestro mayor planeta?
4 Busca en Internet una base de datos en la que aparezca el listado de todos los
planetas conocidos. En la siguiente página de la NASA la puedes encontrar:
http://planetquest.jpl.nasa.gov/index.cfm
a) ¿Cuántos planetas extrasolares se conocen hoy?
b) ¿En qué año se descubrió el primero de ellos?
c) ¿Cuántos de ellos se han descubierto después de TW Hydrae b?
48 El estudio de la Tierra
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Viaje virtual al centro de la Tierra
En 1981, el físico norteamericano Marvin Ross propuso una hipótesis que sorprendería al propio Julio Verne, el escritor francés que nos «llevó» al centro de la Tierra: el
interior de los planetas Urano y Neptuno estaba lleno de diamantes; «diamantes en
el cielo», como se tituló su artículo, inspirado en una canción de los Beatles.
Ross se basó en experiencias que estudian el comportamiento de la materia a
presiones y temperaturas muy altas, como las que se dan en el interior de los planetas del sistema solar. Para simular estas condiciones ambientales se tienen que
generar presiones millones de veces superiores a la presión atmosférica terrestre y
temperaturas de miles de grados.
Para ello se emplean explosiones nucleares que causan ondas de choque en
muestras de materiales diversos. Otro método consiste en usar balas ultrarrápidas
con una velocidad de hasta 10 km/s, diez veces mayor que la de las balas comunes.
El impacto con diversos blancos crea una onda de choque que genera presiones y
temperaturas comparables a las que se encuentran en el interior de los planetas.
fuerza externa
diamante
Estas experiencias solo duran fracciones de segundo, tiempo insuficiente para
hacer mediciones muy precisas de lo que sucede en la muestra. De cualquier forma,
esos experimentos realizados al inicio de los años ochenta indicaron que ciertos
gases comunes en los planetas gigantes, como el metano CH4, se disocian en sus
componentes básicos cuando son sometidos a presiones como las que existen en el
interior de los planetas. Esos experimentos inspiraron a Ross para proponer la teoría
de los diamantes en el cielo: el carbono disociado a esas altísimas presiones caería
hacia el centro del planeta, como una lluvia de diamantes.
Esta imagen poética está lejos de ser confirmada. No es posible enviar sondas que
analicen el interior de planetas lejanos. Lo mismo sucede con el interior de la Tierra,
que permanece como una de las grandes incógnitas de la ciencia.
Otro método muy utilizado para el estudio de la materia a altas presiones es la
prensa de diamantes: se coloca una muestra entre dos cristales de diamantes y se
presiona con un pistón. De esta manera, se simulan presiones de hasta 5,6 millones
de atmósferas, más que la que existe en el centro de la Tierra. El problema es que la
muestra no soporta las grandes temperaturas que se dan en el interior de los planetas;
a más de 2 000 °C el sistema deja de funcionar. Por tanto tenemos que utilizar otro
método.
Aquí entran los ordenadores. Mediante las simulaciones de dinámica molecular, es
posible imitar interacciones dentro de un grupo relativamente pequeño de átomos
sometidos a altas presiones y temperaturas. También este método tiene problemas. El
más importante es el comportamiento de las redes cristalinas. Cuando la materia es
sometida a altas presiones, las redes cristalinas se reajustan y aparecen otras estructuras más acordes con las nuevas condiciones, así, por ejemplo, las redes cúbicas
pasan a una red piramidal. ¿Cómo simular esa maleabilidad de las redes cristalinas?
Las interacciones entre varios átomos obedecen a las leyes de la mecánica cuántica,
considerablemente más complicadas que las de la física clásica. Incorporarlas a una
simulación no es nada fácil.
Usando redes maleables, con fuerzas ficticias que simulan las interacciones entre
grupos con centenares de átomos, los físicos mostraron que el metano se disocia, de
la misma manera que lo hace a altas temperaturas y presiones.
No sabemos si hay diamantes en el cielo, pero la posibilidad existe, al menos en
los viajes virtuales al centro de los planetas.
http://marcelogleiser.blogspot.com/2000/10/viagem-virtual-ao-centro-da-terra.html
(Adaptación)
49
Ciencia y sociedad
muestra
de mineral
o roca
anillo de
confinamiento
diamante
fuerza externa
Prensa de diamantes. Permite alcanzar 100 GPa; como
contrapartida, solo puede albergar muestras de unas
decenas de micras de tamaño.
uestiones
1 ¿Conoces la composición del
diamante? ¿Por qué se pueden
formar diamantes al disociarse el
metano?
2 ¿Por qué son importantes las
experiencias que simulan grandes
presiones y temperaturas?
3 ¿Crees que estas experiencias
son imprescindibles para confirmar el modelo terrestre que tenemos?
4 ¿Cuál de estos métodos te resulta más interesante? ¿Te parecen
complementarios?
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Actividades I
1. Identifica y señala en este mapa topográfico las siguientes
5. Para identificar los minerales mediante el estudio mi-
formas de relieve: un collado, una depresión, un valle,
una colina, una ladera y una loma.
croscópico de lámina delgada se observan distintas propiedades ópticas, entre las cuales están el pleocroísmo,
la exfoliación, el relieve o la birrefringencia. Elabora un
informe en el que expliques en qué consisten estas propiedades de los minerales.
6. A continuación se muestran dos imágenes de satélite:
de una zona de Australia (A) y del sur de Namibia (B).
¿Sabrías interpretarlas? Haz un esquema de las mismas
para ilustrar tu explicación.
A
2. Dibuja en tu cuaderno este esquema de un pliegue
anticlinal y completa el plano superior con la correspondiente cartografía en superficie.
B
7. A lo largo de la historia de la navegación se han utili3. Haz un dibujo en el que se pueda observar cómo sería,
en profundidad, la estructura tectónica que representa
esta cartografía geológica.
zado diversos métodos de orientación: las estrellas, la
brújula y el GPS. Redacta un breve texto sobre las ventajas e inconvenientes de cada uno de estos métodos.
8. En un planeta imaginario se ha hecho un estudio de su
temperatura interna cuya variación se muestra en el
gráfico. Propón una hipótesis sobre la naturaleza de los
materiales que componen dicho planeta que explique
ese aumento de la temperatura interna.
temperatura (ºC)
3 000
2 000
1 000
4. ¿Cómo podría averiguar un hidrogeólogo si en alguna
de las capas del que se representa en el dibujo de la actividad anterior existe un acuífero?
1 000
50 El estudio de la Tierra
2 000
3 000
profundidad (km)
4 000
5 000
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9. Se ha encontrado un fragmento de roca con aspecto
13. Los siguientes dibujos muestran cortes transversales de
oxidado sobre un terreno pizarroso. Una vez hecho un
análisis del mismo se supo que la parte externa estaba
compuesta de oligisto, hematites y limonita (todos ellos
óxidos o hidróxidos de hierro), y que su parte interna estaba formada por hierro y algo de níquel.
a) ¿Qué métodos permiten conocer la composición del
fragmento de roca?
b) Explica qué objeto podría ser y por qué presenta ese
aspecto oxidado.
la corteza oceánica y continental.
A
corteza
continental
10. Observa la figura que muestra la generación de un foco
B
C
E
corteza oceánica
F
D
G
sísmico cuando las rocas se fracturan y liberan bruscamente la energía acumulada a lo largo del tiempo.
a) Nombra cada una de las partes que se indican.
b) Describe las características principales de ambos tipos de corteza: las rocas que las componen, el espesor que tienen, etc.
c) ¿Existen diferencias en los valores gravimétricos de
los puntos E y F? Explica por qué.
14. Define los siguientes términos: cratón, llanura abisal,
orógeno y talud continental. Haz un dibujo en el que señales dónde se sitúa cada uno.
a) ¿Dónde se encuentra el hipocentro? ¿Qué información puede aportar del interior de la Tierra?
b) Explica cómo podemos descubrir dónde se encuentran las discontinuidades de la Tierra mediante el
estudio de propagación de las ondas sísmicas.
15. El modelo dinámico de la Tierra propone la existencia
de un manto en el que se forman células convectivas
que podrían ser muy regulares o irregulares, con penachos procedentes de zonas profundas. Observa los dos
modelos convectivos del manto que se muestran a continuación y responde las siguientes preguntas:
11. Al atravesar la discontinuidad de Gutenberg, la velocidad de las ondas sísmicas P varía de 13,5 km/s a 8 km/s.
¿Cómo sería la trayectoria de dichas ondas? Elige entre
las tres opciones que se proponen y justifica tu elección.
A
B
12. En una estación sismográfica se ha obtenido el siguiente
o
cle
nú
sismograma mientras se producía un terremoto. Teniendo en cuenta que, en esta zona, la velocidad de las
ondas P es de 5,5 km/s y la de las ondas S es de 3 km/s.
Calcula la distancia a la que se encuentra el foco del
seísmo de la estación sismográfica.
cle
o
a) ¿En cuál de ellos tendría cabida una capa como la
astenosfera? ¿Dónde la situarías?
b) Si la astenosfera fuera una capa que rodeara a toda la
Tierra y tuviera células convectivas más o menos regulares, ¿crees que las placas de la litosfera deberían
ser más o menos regulares?
c) Sabemos que el descenso de velocidad de las ondas
sísmicas bajo la litosfera no siempre se aprecia. ¿Podría ocurrir esto si existiera una litosfera continua?
d) Busca en tu libro una ilustración sobre la tomografía
del manto e indica cuál de los dos modelos se ajusta
más a ella.
ondas superficiales
ondas P
nú
ondas S
1 min
51
Actividades