El sistema solar y la astrobiología
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Método científico
1º Observación 2º Realizar preguntas 3º Investigación 4º Hipótesis 5º Experimentación
6º Análisis de resultados 7º Resultados
Articulo científico
1º Título 2º Autor 3º Resumen 4º Introducción 5º Métodos y materiales 6º Resultado 7º Discusión y conclusión 8º Reconocimientos y agradecimientos 9º Bibliografía
Actualmente se ha demostrado que las galaxias se alejan unas de otras y que el universo está en expansión. Aunque, en realidad, no son las galaxias las que se repelen alejándose por el espacio a gran velocidad unas de otras, sino que es el espacio-tiempo el que se expande: cuanto más se expande mayor es el alejamiento de las galaxias.
Astronomía es la ciencia que estudia los astros que componen el universo a partir de la información que se nos proporciona la radiación electromagnética que nos llega de ellos: Luz visible, infrarrojos, ultravioleta, rayos X, Etc.
Astrofísica. Es una parte de la astronomía que aplica las leyes de la física para estudiar la naturaleza, la composición, la estructura y la evolución de los astros.
Cosmología. Estudia la estructura, el origen y el desarrollo de la totalidad del cosmos. Que es el conjunto de todo lo que existe, describe el universo como un sistema físico mediante modelos matemáticos. Que son un conjunto de ecuaciones a través de las cuales se exponen sus propiedades. Permitiendo incluso predecir las propiedades de nuevos Estados cuando se modifica alguna de sus variables.
Albert Einstein. Teoría de la relatividad general. 1915.
Edwin Hubble. En 1929 demostró experimentalmente que las galaxias se alejan unas de otras y que el universo está en expansión. Precursor de la teoría del bigbang
Copérnico, modelo heliocéntrico.
Galileo Galilei. Demostró la teoría heliocéntrica e inventó el telescopio.
Kepler. Fórmula, las leyes del movimiento planetario.
Newton. Ley de la Gravitación Universal.
Unidad astronómica (U.A) = distancia de la tierra al sol 150 millones km = 1 año luz = (U.A)
Efecto Doppler
La luz que llega a la tierra desde las galaxias contiene una mezcla de redacciones que distintas longitudes de onda, que pueden separarse mediante un estrato escorpio y dar lugar a un espectro.
Si las ondas están en zona roja significa que están más lejos y si están en zona violeta están más cerca.
Efecto Doppler cosmológico.
Es el desplazamiento hacia el rojo de las líneas espectrales. Se debe a que las galaxias se alejan unas de otras. Porque el universo, es decir, el espacio tiempo se expande.
Efecto Doppler convencional
La longitud de una onda emitida por un objeto que se mueve en el espacio es percibida por un observador de forma diferente a la emitida por el objeto. La longitud de onda percibida es mayor si el objeto emisor se aleja del observador y menor si se acerca a él.
El Big Bang. Es una “explosión” que se produjo hace casi 13.700 millones de años En ese momento, la totalidad del universo se encontraba confinado en un único punto y al comenzar la expansión masiva se produjo un aumento de las temperaturas hasta llegar a los 100.000 millones de grados centígrados aproximadamente. Debido a esto, solo podía existir una “sopa” de partículas elementales como los quarks o los bosones.
A partir de los 300.000 años se formaron los primeros átomos de H y He y la radiación fotónica pudo “escapar”.
La radiación cósmica de fondo de microondas que se descubrió en 1965 y fue un importante apoyo a la teoría del Big Bang, ya que es una radiación residual o “eco” De esa primera gran explosión que sigue llegando como una débil señal en nuestros días y da mucha información sobre los inicios del universo.
Entre los 100 y 400 de años después del Big Bang, el gas generado comenzó a condensarse debido a las fuerzas gravitatorias y a girar. Esta condensación dio lugar a la formación de las primeras estrellas y galaxias.
Las galaxias y toda la materia visible del universo solo representan el 5% de la materia y energía conocida. Lo que llamamos vacío, en realidad no lo está, solo que lo que lo compone es indetectable para nosotros. La materia oscura representa un 25% y la energía oscura un 70% de todo lo que hay.
Existen 3 escenarios posibles para el final del universo:
- El bigChill o grande enfriamiento en el que el universo se expandirá indefinidamente, pues la gravedad no conseguía frenar la expansión.
- El big Crunch o la gran contracción en el que la gravedad acabaría frenando la expansión y provocaría una contracción. Otra posibilidad sería el universo pulsante en la que este ciclo de expansión-compresión se repetirá indefinidamente.
- El bigrip o gran desgarramiento en que la energía oscura superaría la fuerza de gravedad. Con lo que la expansión sería acelerando hasta que todo se evaporaría y el tiempo se detendría.
Teoría de la relatividad general.
Explica en El Mundo de las cosas grandes (Espacio, tiempo, galaxias, etc.) Como la fuerza de la gravedad, es la causa de que los cuerpos de gran masa deformen al espacio tiempo y provoquen perturbaciones que se propagan en forma de ondas gravitacionales a la velocidad de la luz.
Su descubrimiento por los lectores del experimento LIGO. (observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales) fue anunciada en 2016.
Teoría de la mecánica cuántica.
Describe en el mundo de las cosas pequeñas la naturaleza de las partículas elementales que componen el átomo y las fuerzas que actúan sobre ellas.
Materia oscura.
La materia oscura, su naturaleza es desconocida Podría ser formada por neutrinos, neutrinos, axiones, monopolios, WIMP. hexaquartz, etc. Su naturaleza es desconocida porque no emite ni absorbe la reacción electromagnética que permita detectarla. Su existencia se percibe indirectamente por sus efectos gravitacionales sobre las galaxias.
Energía oscura.
La energía oscura hace que el universo esté acelerando su expansión. Esta energía oscura actúa como fuerza repulsiva en contra de la gravedad y para algunos científicos se asemeja a la constante cosmológica que Einstein había introducido en sus ecuaciones, aunque ahora adquiriría un significado distinto. Otros científicos lo atribuyen a campos de energía del vacío al que denominan quintaesencia.
Las galaxias Son enormes acumulaciones de materia en forma de polvo cósmico, nebulosas y estrellas, algunas de las cuales poseen planetas. Todos estos componentes galácticos se mantienen unidos entre sí por la potente fuerza de la gravedad que se genera entre sus grandes masas.
La Vía Láctea está formada por las siguientes estructuras:
- Halo tiene forma esférica, contiene viejas estrellas agrupadas en cúmulos Globulares y algunas estrellas aisladas.
- Bulbo (el núcleo el centro)
- Discos contienen nebulosas, polvo cósmico y estrellas y algunas poseen planetas, se distribuyen en brazos de espiral hay 5: Perseo, orión, sagitario, centauro y cisne
Las nebulosas, son nubes de hidrógeno, helio, polvo cósmico y cierta cantidad de compuestos orgánicos. Se han formado por causas diferentes, algunas como la de Orión, son un creador de estrellas, otras como la nebulosa del cangrejo son restos de estrellas gigantes que explotaron.
Las estrellas son enormes esferas gracias a tu hidrógeno y helio que alcanzan temperaturas tan elevadas que convierten en su interior en gigantescas bombas de fusión termonuclear que no explotan, sino permiten que se enciendan y emiten energía radiante. Cuando agotan su combustible, el cabo de miles de millones de años mueren.
Estructura del universo.
Cumulo: Grupo local formado por más de 40 galaxias pequeñas y dos más grandes, la Vía Láctea y Andrómeda.
Supercúmulo: Supercúmulo laniakea, formado por el grupo local los como el cúmulo de virgo.
Filamento de galaxias formando una especie de esqueleto cósmico formado por materia oscura.
Nacimiento de una estrella
Se forman a partir de nebulosas (nubes de gases como el H y el He y polvo) giran y debido a que están sometidas a enormes fuerzas de contracción, colapsan formando una protoestrella. Ésta está cada vez está más densa y caliente, hasta que comienza la fusión termonuclear del H, lo que provoca que comience a irradiar
Evolucióny muerte
– Según su masa, una estrella evoluciona de diferente forma
• Estrella poco masiva – Se enfría y muere --> enana blanca
• Estrella masiva (como el Sol) – Gigante roja – Nuevas reacciones nucleares que producen elementos más pesados como el C – Se forma una nebulosa planetaria – Enana blanca – Enana negra
Tipos de estrellas:
– Estrella muy masiva
• Gigante roja muy luminosa (estrella azul)
• Supergigante roja en la que se generan muchos elementos químicos y se libera muchísima energía
TEMA 2
Hace unos 5000 millones de años se formó el sistema solar a partir de las partículas de polvo cósmico generadas por la explosión de una supernova situada en el extremo del brazo de Orión de la Vía Láctea. El sistema solar al que perteneces está constituido por el sol y 8 planetas, planetas enanos, plutoide, satélites y cuerpos pequeños.
El sol es una estrella de tamaño medio con un diámetro de 1,4 x 10 elevado a 6 km y una distancia a la tierra de 150 por 10 elevado a 6 km, lo que equivale a una unidad astronómica
Los planetas son astros que orbitan alrededor del Sol. Poseen masa suficiente como para que su propia gravedad les permita tener forma esférica o casi esférica. Dominan su entorno, es decir, han barrido sus inmediaciones y no tienen otros cuerpos en sus órbitas.
Tipos de planetas.
Planetas interiores o rocosos.
- Están más cerca del Sol.
- Son rocosos y densos semejantes a la tierra, por lo que también se conocen como Telúricos.
- Incluyen mercurio, Venus, la tierra y Marte.
Planetas exteriores o gigantes.
- Gigantes de gaseosos, poseen grandes envolturas gaseosos y en su interior un núcleo rocoso (Júpiter y Saturno).
- Gigantes helados tienen metano congelado (Urano y Neptuno).
Modelo geocéntrico.
La tierra se encontraba en el centro del universo y el sol,
la luna, los planetas y las estrellas giraban a su alrededor.Modelo heliocéntrico.
El sol en el centro con los planetas girando alrededor.
Planetas enanos.
- Son cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol.
- Forma esférica
- Hay otros cuerpos en sus órbitas, no son dominantes en su entorno y no son satélites.
- Describen órbitas alrededor del Sol muy elípticas e inclinadas.
- se encuentran en el cinturón principal de asteroides o en el cinturón de Kuiper
- también se pueden encontrar en el disco distorsionado o en la nude de Dort
Plutoides
Son planetas enanos similares a Plutón y ubicados entre los objetos transneptunianos. Que son aquellos situados más allá de Neptuno en el cinturón de Kuiper (como Haumea y Makemake). En el disco disperso (Eris) o en la nube de Oort (Sedna y el supuesto planeta 9 o Phattie).
Los satélites son astros que giran alrededor de los planetas.
Los cuerpos pequeños del sistema solar incluyen todos los demás cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol: Cometas, asteroides y meteoroides.
Origen
• Hace 4500 millones de años
• Formación simultánea del Sol y los planetas
• ETAPAS:
-Contracción gravitatoria de una nebulosa (gas y polvo interestelar)
-Disco aplanado con movimiento de giro
-Núcleo central denso y caliente Formación del Sol
-En la periferia: formación de los planetas (por colisión de planetesimales)
-Los cuerpos más grandes van “barriendo” sus orbitas hasta convertirse en planetas “maduros”.
SISTEMA SOLAR: Movimientos
• Alrededor del centro de la galaxia debido al movimiento de rotación de ésta. El sistema solar tarda entre 225 y 250 millones de años en dar una vuelta completa (año cósmico), viajando a una velocidad de 270 km/s
• Desplazamiento junto con la galaxia a través del espacio viajando a una velocidad de 600 km/s
EL SISTEMA SOLAR: Cuerpos que lo componen
• Una estrella: El Sol • Los planetas: Planetas interiores Planetas exteriores • Los planetas enanos • Loa satélites • Los cuerpos menores: Los asteroides Los meteoroides Los cometas
EL SOL
• Estrella de tamaño medio y de tercera generación (4500 m.a. y a la mitad de su vida)
• Contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar
• Su zona superficial tiene 2 partes: – La fotosfera, con una temperatura de unos 6.000 ºC, con zonas más frías (4.000 ºC) que llamamos manchas solares. – La cromosfera y la corona de la que salen a veces protuberancias (masas de H incandescente)
• En la zona interna, donde la temperatura llega a los 15 millones de grados, se producen las reacciones termonucleares en las que se fusionan los núcleos de H para formar núcleos de He.
PLANETA
• Astro sin luz propia que gira alrededor del sol siguiendo una órbita elíptica
• Forma casi esférica
• Ha despejado su órbita (“barriendo” cualquier otro cuerpo de tamaño relevante)
• La mayoría tienen uno o varios satélites
Planetas interiores o terrestres
- En las proximidades del Sol
- Formados por rocas (más densos)
- De pequeño tamaño
- Mercurio, Venus, la Tierra y Marte
Planetas exteriores o gaseosos
- En las zonas más externas
- Formados por gases (menos densos)
-De gran tamaño
- Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno
MOVIMIENTOS DE LOS PLANETAS
Traslación
Alrededor del Sol y describiendo órbitas elípticas. Cada vuelta es 1 año Todas las órbitas están en un mismo plano denominado eclíptica (plano de la eclíptica)
El origen de la luna.
Hace unos 4600 MA Colisionó con la Tierra, un supuesto planeta del tamaño de Marte denominado Theia. Que liberó al espacio gran cantidad de fragmentos rocosos. Estos materiales en Estado fundido quedaron orbitando alrededor de nuestro planeta, atraídos por la gravedad terrestre y por un proceso de adhesión. Fueron compactándose hasta formaron la luna.
La astrobiología.
Es una disciplina que integra conocimientos de física, geología, astronomía, química, biología e ingeniería, etc. Y que trata de dar respuesta a estos interrogantes, ya que estudia el origen, la revolución, la distribución y el destino de la vida en el universo.
Galáctica.
Es una región situada en el disco de la galaxia, en nuestro caso es la Vía Láctea entre 15000 y 38000 años luz del núcleo galáctico, donde la probabilidad de que exista la vida es mayor, ya que se dan las condiciones más favorables para su aparición.
Se encuentra alejada de la intensa radiación que emite el núcleo de la galaxia y de las regiones donde hay una constante actividad de formación de estrellas.
Estelar.
Es una región privilegiada para el nacimiento y la evolución de la vida, situada alrededor de una estrella y a cierta distancia de ella en función de su tamaño y temperatura, donde orbita 1 o más planetas cuyas condiciones climáticas posibilitan que exista agua en estado líquido en su superficie.
En el sistema solar se encuentra entre las órbitas de Venus y Marte, que es el lugar que ocupa la tierra.
CUERPOS MENORES
Asteroides
-Cuerpo rocoso de forma irregular
- órbita alrededor del sol
-orbitan principalmente en el cinturón de asteroides o en el cinturón de kuiper
Meteoros
-Asteroides que se desintegran en la atmósfera y generan estrellas fugaces
Meteoritos
-Asteroides de mayor tamaño que se estrellan y generan un cráter de impacto
Cometas
-cuerpo formado por hielo, roca, polvo cósmico y gases
- tienen un tamaño pequeño
- órbita alrededor del sol, pero su órbita es muy elíptica
Condiciones de la vida
-estar en zonas de habitalidadgaláctica y estelar
- poseer masa suficiente para retener una atmosfera
-presentar magnetosfera que proteja del viento solar
- volcanes--> co2--> efecto invernadero--> temperatura suave 15ºc
- disponer de o2
-líquido
1. HIPÓTESIS HIDROTERMAL
Condiciones:
- Oscuridad
- Altas temperaturas
- Gases procedentes de volcanes que burbujean a través de cavidades ricas en pirita (sulfuros de hierro) que pueden catalizar la formación de moléculas orgánicas sencillas
2 Hipótesis de la sopa primordial.
- La atmósfera primitiva no tenía ni O2, ni O3 y era rica en NH3, CH4, CO2, H2O, H2S
-Tenía carácter reductor/ lo contrario de oxidante
-El “bombardeo” de radiación UV, rayos x, chipas electricas,etc
- sobre estos gases generaron espontáneamente biomoléculas
- estas sustancias orgánicas se disolvieron en los mares dando lugar a la sopa primordial
3 Hipótesis de la panspermia.
Sugiere que la vida es de origen extraterrestre y se debe a:
- La síntesis de materia orgánica en nubes interestelares.
- En el bombardeo de Meteoritos, cometas y polvo cósmico que tuvo lugar durante la formación de la tierra.
Formación de protocélulas
Las biomoléculas sencillas dieron lugar por polimerización a macromoléculas orgánicas (polímeros)
- Los aminoácidos formaron las proteínas.
-Dos nucleótidos generaron los ácidos nucleicos.
- Las protocélulas se formaron cuando los complejos macromoleculares quedaron aislados del medio circundante por vesículas membranosas hechas de fosfolípidos.
Evolución de las células primitivas
• La protocélula primitiva dio lugar a las primeras células, hace unos 3800 m.a.
• Estos primeros seres vivos serían bacterias (células procariotas) heterótrofas fermentadoras anaerobias
• La evolución celular generó las cianobacterias, que ya eran autótrofas fotosintéticas
Planeta con los años terrestres más largos Neptuno y más cortos mercurio
Planeta más cercano a la tierra venus
Planeta sentido contrario de rotación venus
Cuanto más lejos del sol menos denso
Mercurio no tiene atmosfera por eso tiene grandes cambios de temperatura
Venus tiene atmosfera muy densa de CO2
1º mercurio 2º venus 3º tierra 4º marte 5º jupiter 6º saturno 7º urano 8º neptuno 9º pluton 10º eris
Mercurio:
- temperatura por el dia muy elevada y por la noche muy baja
- no tiene atmosfera ni agua
- nucleo de hierro,tiene muchos crateres
- no tiene satélites
Venus
-temperatura muy elevada
- tiene atmosfera densa pero no agua
- gira en sentido contrario a la tierra, tiene actividavolcanica y efecto invernadero
- no tiene satélite
Tierra
-temperatura suave
- tiene atmosfera y agua
- tiene actividad volcanica y efecto invernadero
-tiene de satelite a la luna
Marte
-antes temperatura mas suave ahora mas frio
- tiene atmosfera ligera y agua debajo del hielo
- tiene hielo en el subsuelo y polos, tiene profundos cañones y valles
-satelites: Deimos y fobos
Jupiter
-temperatura muy fria
- tiene atmosfera pero no agua
- naturaleza gaseosa y mucho viento
- tiene 16 satélites: europa, ganimedes y calixto
Saturno
-temperatura fria
-no tiene atmosfera ni agua
-vientos fuertes y anillos que giran a su alrededor
- tiene 82 satélites: titan y rea
Urano
-temperatura muy fria
- no tiene atmosfera ni agua
- nubes de metano, superficie verde, sistema de anillos
- tiene 15 satélites: oberon y titania
Neptuno
-Temperatura muy fria
-tiene atmosfera pero no agua
-sistema de anillos, nucleo caliente y genera huracanes y torbellinos
- tiene 14 satelites: proteo y triton
Pluton
-temperatura muy fria
- no tiene atmosfera pero si agua
- interior rocoso,manto helado de agua,metano,nitrogeno y monoxido
-tiene satelite: caronte