Origen del universo y sistema solar Proceso del origen Gravitación
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1/14/2010 Origen del universo y sistema solar • En términos generales, la comunidad científica acepta el modelo de la Gran Explosión (Big Bang) como explicación sobre el origen del universo. – En efecto, es un concepto aceptado que el universo se expande en un espacio infinito; pero hace unos 15 millardos de años, el volumen de este universo era cero (un millardo equivale al “billion” del inglés estadounidense, es decir, a 1000 millones). • Con la Gran Explosión comenzó a expandirse el universo, y la temperatura, hasta entonces increíblemente alta, empezó a descender. En estas condiciones y siendo el hidrógeno el elemento dominante, cerca del 25% de los protones se convirtieron en átomos de helio, lo que nos explica la gran abundancia de este elemento en el universo. (C) CENGAGE Learning 2 Proceso del origen Gravitación • Al continuar la expansión y el enfriamiento del universo, algunas masas de escombro cósmico, ayudadas por la fuerza gravitacional, comenzaron a aglutinarse. • Estas masas densas se convirtieron en galaxias y en enormes estrellas. estrellas • Muchas de estas estrellas dieron lugar a explosiones gigantescas conocidas como supernovas; los gases y escombros que se desprendieron de éstas dieron origen a sistemas solares como el nuestro. • El concepto actual de fuerza gravitacional se lo debemos a Isaac Newton. • No obstante, algunos de los patrones observados en el universo se explican mejor con la teoría general de la relatividad de Albert Einstein que con la ley universal de la gravedad de Newton Einstein, que con la ley universal de la gravedad de Newton. • Este científico difundió y elaboró la visión aristotélica de que la Tierra atraía los cuerpos hacia ella; estableció que cada masa atrae otras masas a su alrededor, es decir, que todo cuerpo ejerce una fuerza de atracción sobre otros cuerpos cercanos. • Esta fuerza es mayor mientras mayor sea la masa del cuerpo, y es menor mientras mayor sea la distancia entre los cuerpos. (C) CENGAGE Learning 3 Peso Vs Masa 4 Formación de nuestro sistema solar • El concepto de masa también fue establecido por Newton, y difiere de manera sutil del concepto de peso, que le precede. Cuando hablamos de la masa de un cuerpo nos referimos a la cantidad de inercia que el cuerpo posee; esto es, cuán fácil o y difícil es acelerarlo o detenerlo si ya se encuentra en movimiento. • El peso, por su parte, es la fuerza ejercida por la masa multiplicada por su aceleración. Mientras nos encontremos en la Tierra no hay gran diferencia entre masa y peso, puesto que la aceleración impartida por la atracción gravitacional del planeta es constante (9.8 m/s2). (C) CENGAGE Learning (C) CENGAGE Learning 5 • Nuestro Sol, compuesto principalmente de hidrógeno, se comenzó a formar hace unos 5000 millones de años y se estima que durará otros tantos antes de consumirse. • A su alrededor giran ocho planetas y millones de estrellas, y juntos forman la galaxia que conocemos como Vía Láctea. juntos forman la galaxia que conocemos como Vía Láctea. • Hasta hace unos años, se consideraba a Plutón como el noveno planeta de nuestro sistema solar. • Por su pequeño tamaño y las particularidades de su órbita, Plutón fue recientemente eliminado de la lista de planetas y añadido como planeta enano a los objetos del Cinturón Kuiper, que se extiende hasta la órbita de Neptuno. (C) CENGAGE Learning 6 1 1/14/2010 (C) CENGAGE Learning 7 (C) CENGAGE Learning 8 (C) CENGAGE Learning 10 (C) CENGAGE Learning 12 Vía láctea • Nuestra galaxia tiene forma espiral, y en unos de sus brazos se formaron hace 4500 millones de años algunos planetas. El tercer planeta desde el Sol es la Tierra, que había asumido una forma definida. – El enfriamiento de la nube cósmica y la aglomeración de partículas y g p espaciales se combinaron para dar origen a nuestro planeta. – Pero aún estaba muy caliente, especialmente en su centro, donde la actividad radiactiva y la compresión de la masa planetaria producían una temperatura elevada. – El interior del planeta todavía es muy caliente. • El agua hierve a 100 °C, pero en el centro del planeta la temperatura puede llegar a los 4500 °C. (C) CENGAGE Learning 9 Origen de la Tierra • Las rocas que formaron el planeta liberaron gases, éstos quedaron atrapados por su fuerza gravitacional y dieron origen a lo que conocemos como atmósfera, que era muy distinta a la actual. • La atmósfera primitiva no contenía el oxígeno gaseoso que hoy es indispensable para la mayoría de las formas de vida sino que estaba indispensable para la mayoría de las formas de vida, sino que estaba constituida por hidrógeno (H2), nitrógeno (N2), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2), principalmente. • La Luna, satélite natural de la Tierra, no podía retener estos gases. • Todo esto ocurrió en el eón hadeano, hace unos 4000 millones de años. – El eón es la unidad de tiempo geológico más grande que usan los cosmólogos y geólogos. (C) CENGAGE Learning 11 2 1/14/2010 Transformación de la Tierra: Eón arqueano Transformación de la Tierra: Eón Proterozoico • Durante el eón arqueano, 2600 a 3900 millones de años, la corteza terrestre se enfrió, el agua en la atmósfera se condensó en forma de nubes y cayó sobre la Tierra. • Comenzó el tectonismo o movimiento de las placas que forman la corteza forman la corteza. • La corteza terrestre no es una capa o cascarón continuo; por el contrario, está fraccionada en muchas placas tectónicas que se desplazan sobre roca derretida en el manto. • Durante este mismo eón, hace 3500 millones de años, aparecieron las primeras • formas de vida. Este hecho se dedujo al examinar los depósitos de carbón de origen (C) CENGAGE Learning 13 • orgánico de ese tiempo que aún existen. • Hace entre 600 y 2600 millones de años, se formó la tectónica actual y aparecieron los primeros continentes de naturaleza granítica , es decir, continentes formados a partir de magma o roca derretida intrusiva que se solidificó sin estar expuesta al aire, de forma ,q p contraria a la roca extrusiva, que es cuando se solidifica expuesta al aire, como la lava. • Choques entre placas ocasionan pliegues en la corteza, que dan por resultado la formación de grandes cadenas montañosas como los Himalayas, las cuales surgieron como resultado del choque de la India contra el continente asiático. (C) CENGAGE Learning 14 Procesos de transformación de la corteza • Una vez formado, el cuerpo terrestre será esculpido por las inclemencias del tiempo; procesos conocidos como meteorización y erosión, donde la lluvia y el viento degradan y desgastan la roca, y luego acarrean los sedimentos de un lugar a otro, rearreglan el paisaje original y dan como g , g p j g y resultado valles con ríos, cañones y cuevas. • En nuestros días, se puede observar que muchos sedimentos del Proterozoico muestran oxidación, es decir, que reaccionaron con oxígeno. – Esta observación se interpreta como prueba de que el nivel de oxígeno (O2) en la atmósfera había aumentado, y esto tiene aún más sentido si tomamos en cuenta que durante el Proterozoico aparecieron las cianobacterias. (C) CENGAGE Learning 15 (C) CENGAGE Learning 16 (C) CENGAGE Learning 17 (C) CENGAGE Learning 18 3 1/14/2010 ¿Cómo se originaron estas primeras formas de vida? • Aún no se sabe con exactitud; lo que sí se ha descubierto es que al reproducir en el laboratorio las condiciones de la atmósfera arqueana se obtienen las moléculas orgánicas que son la base de la vida. • Las primeras formas de vida no eran capaces de sintetizar su propio alimento a través del proceso de la fotosíntesis alimento a través del proceso de la fotosíntesis. – Las cianobacterias fueron los primeros organismos capaces de llevar a cabo la fotosíntesis. • La creciente actividad metabólica de las cianobacterias y otros organismos unicelulares (y posteriormente multicelulares) cambiaron de manera gradual, a través de los eones. – La composición química de la atmósfera, hasta dar la composición actual de 79% nitrógeno, 21% oxígeno y 2% distribuido entre dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, hidrógeno y otra decena de compuestos. (C) CENGAGE Learning 19 (C) CENGAGE Learning 20 Transformación de la Tierra: Eón Fanerozoico • Comenzó hace 600 millones de años y en el cual aún vivimos, se divide en eras, periodos y épocas a las que comúnmente se les denomina prehistoria, porque la mayoría de los fósiles provienen de este eón. • Durante este tiempo se originaron los organismos multicelulares y los continentes comenzaron a desplazarse hasta alcanzar su posición actual. (C) CENGAGE Learning 21 (C) CENGAGE Learning 22 Discusión 1. ¿Cómo podemos verificar la existencia de un cambio gradual en la concentración de oxígeno en la atmósfera desde el origen de la vida? 2. ¿Qué fuente de energía utilizaron las primeras formas de vida 2 ¿Qué fuente de energía utilizaron las primeras formas de vida si eran incapaces de realizar la fotosíntesis? (C) CENGAGE Learning 23 (C) CENGAGE Learning 24 4
