Locos por la Geología

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy.

Las preguntas ya respondidas en la parte 1 son:

¿Qué son las teorías cosmogónicas?

¿Cuándo y cómo comenzaron a formularse?

¿Qué es el momento angular?

A partir de ese punto retomamos las explicaciones.

¿Cuáles son las teorías dominantes en el momento actual?

En general hay dos tendencias diferentes: una que postula una fragmentación desde un cuerpo preexistente, y que no es en realidad la que más aceptación tiene, pero sobre la que volveré en algún momento en otro post, porque no deja de ser interesante; y la que apunta a una condensación de materiales anteriormente difusos, y cuya más completa formulación se conoce como «hipótesis nebular».

¿Qué plantea la hipótesis nebular?

Desde hace varias décadas, los astrónomos han reconocido la existencia de nubes de gas y polvo conocidas como nebulosas.

Estas nebulosas están dotadas de movimientos caóticos semejantes a los que habían descrito con anterioridad Von Weiszöcker y Kuiper, y tienen gran tamaño (unas millones de veces la dimensión de una estrella). Durante esta fase del desarrollo, las nebulosas se conocen como glóbulos de Bok y se observan como agrupamientos oscuros.

En respuesta a algún acontecimiento que perturbe su equilibrio, como puede ser por ejemplo la onda expansiva generada por una explosión supernova adyacente, los glóbulos de Bok tienden a sufrir un colapso gravitatorio, es decir a comprimirse rápidamente hasta alcanzar un tamaño poco mayor que el de una estrella,

Al disminuir su diámetro, los movimientos giratorios tienden a acelerarse (otra vez el ejemplo de los patinadores) y al aumentar la densidad del material debido a la contracción, la temperatura aumenta, hasta que en la zona central se inician las reacciones termonucleares propias de las estrellas, iniciándose la fase de nebulosa crisálida, en que ya hay una estrella joven (en fase T-Tauri) surgiendo en el sistema.

Los choques entre sí de las partículas propias de esta nebulosa, eliminan las trayectorias que no están en el plano de la máxima fuerza centrífuga, con lo que se van constituyendo las órbitas elípticas que ocupan los planetas que se van generando por acreción colisional.

Conviene aclarar que la acreción colisional ocurre cuando hay choques de baja energía, que imposibilitan el rebote o la destrucción, pero que por gravitación mantienen los materiales unidos en cuerpos cada vez mayores.

También fuerzas eléctricas intervienen para reunir las partículas en cuerpos de tamaño creciente, a los que se conoce como planetesimales y no son otra cosa que los planetas en su estado embrionario.

Es importante señalar que un sistema planetario como el Solar es estadísticamente poco probable, ya que requiere condiciones muy especiales para su generación, sobre todo en lo que se refiere a la velocidad de giro de la nebulosa original.

En efecto, una mayor velocidad podría elevar tanto la temperatura como para dar nacimiento a más de una estrella, las que generarían un campo gravitacional tan alto como para que todo el material de la nebulosa «cayera» en ellas, no quedando nada disponible para crear cuerpos orbitantes.

Una velocidad menor impediría el avance desde un glóbulo de Bok hasta una nebulosa crisálida.

También las cantidades de masa que se concentran centralmente definen en gran medida la evolución posterior del sistema. Demasiada masa aspiraría los materiales al interior, muy poca masa no retendría los planetas en órbita.

¿Qué postulaban Von Weiszöcker y Kuiper?

Como más arriba hice alusión a este antecedente, me parece interesante aclararlo un poco.

Von Weiszöcker y Kuiper imaginaron una nebulosa (según el modelo de la figura que ilustra el post) en turbulenta agitación, que formaba pequeñas células en movimiento en la zona central, y células cada vez más grandes a medida que aumentaba la distancia al sol. Dentro de cada una de estas células, el movimiento era violento e irregular, facilitando las colisiones que generan la acreción.

¿Cómo se resuelve el problema del momento angular en la teoría nebular?

A través de la siguiente explicación: si el gas de la estrella y el que lo rodea, están ionizados, se crea un intenso campo magnético. Como el gas ionizado no puede cruzar las líneas de fuerza de un campo magnético, y éstas giran con la estrella, el gas ionizado queda acoplado al astro, funcionando como una suerte de lastre que lo desacelera.

¿Por qué tiene la hipótesis nebular tanta adhesión?

Porque resulta perfectamente compatible con el «modelo secuencial de condensación química», que focaliza su atención, en tratar de explicar las variaciones en la composición actual de los planetas, partiendo desde una nebulosa relativamente homogénea.

Según esta hipótesis, los materiales que pudieron condensarse en las proximidades del Sol, (según el mecanismo ya explicado) donde las temperaturas son elevadas, fueron aquéllos de alto punto de fusión, tales como la mayoría de los metales. Por eso, Mercurio es el planeta más denso (5,4 Kg/m3).

Los compuestos más livianos, en cambio, se condensaron en los ambientes más fríos, bastante alejados del Sol. Los materiales de fácil evaporación, como el agua, amoníaco y metano, tendieron a alejarse de los planetas terrestres, concentrándose, en forma de hielo, especialmente en los satélites de los planetas gigantes.

Estos últimos, a su vez, con sus campos gravitatorios tan intensos, pudieron conservar casi todos sus componentes, manteniéndose muy semejantes a la nebulosa que les dio origen, y al propio Sol. Esto implica una constitución, mayoritariamente de hidrógeno y helio.

¿Cómo se explica la aparición de satélites en esta Teoría?

Según la hipótesis nebular, una vez que los planetesimales adquieren el tamaño que los justifica como planetas, sus campos gravitacionales generan a su alrededor nubes de materiales que pasan por un proceso de crecimiento por acreción colisional semejante a lo descrito para el Sol y los planetas, hasta dar lugar a cuerpos menores que los orbitan.

En algunos casos, los satélites pueden haber sido capturados con posterioridad, como cuerpos ya enteros, lo que explica sus órbitas no siempre coincidentes con el giro del planeta al que acompañan.

En el caso particular de la Luna, se considera que la acreción colisional ocurrió sobre material previamente arrancado a la Tierra por una colisión con un objeto casi tan grande como Marte, que arrojó al espacio algo semejante a esquirlas que se reunieron más tarde para formar el satélite, según el proceso mencionado. El arranque de material habría sido casi tan antiguo como la propia formación de la Tierra.

¿Qué es el Big Bang?

Lo cuento muy brevemente porque este post se ha extendido ya bastante, y porque puede llegar a ser tema de otro encuentro.

Según esta teoría, hace entre diez y quince mil millones años tuvo lugar la Gran Explosión o BIG BANG, cuya causa última aún hoy se desconoce, pero suele relacionarse con una oscilación cuántica del vacío.

Hasta entonces toda la materia y la energía que actualmente constituyen el universo, tanto como el propio espacio que hoy ocupan, estaban concentrados en un punto matemático sin ninguna dimensión, pero de muy alta densidad.

A partir del BIG BANG, el Universo inició una expansión que para algunos estudiosos ya no ha cesado. A medida que tal cosa ocurría, se producía un enfriamiento, y la radiación de esta «bola de fuego» cósmica se fue desplazando a través del espectro, desde los rayos X hacia la luz ultravioleta, pasando luego por los colores visibles, el infrarrojo y las regiones de radio.

Unos mil millones de años después de la Gran Explosión, la distribución de materia en el Universo se había hecho irregular, con empaquetamientos más densos en determinados lugares. Su gravedad atraía hacia esos puntos, cantidades sustanciales de H y He, que darían fundamentalmente lugar a las nebulosas y los glóbulos de Bok que dan nacimiento a las estrellas. Una de esas estrellas, en una de millones de galaxias, resultó ser el Sol.

¿Hay acuerdo total con relación a la expansión de Universo?

No, por cierto, pero ese tema es tan apasionante y extenso, que el debate mismo será tema de otro post.

Bibliografía.

Argüello, Graciela L. 2006. «Teorías Cosmogónicas» Cuadernillo didáctico Nº II, Capítulo 2. Para circulación interna en la U.N.R.C. Versión totalmente actualizada.7 páginas.

Baldo, E.2003. Desde el Big Bang al planeta Tierra. Apunte para la Cátedra de Geología General de la Universidad Nacional de Córdoba.
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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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