GEOLOGÍA PLANETARIA.

EL SISTEMA SOLAR:

1. Formación del Sistema Solar.

El origen del Sistema solar se sitúa en torno a los 4.600 millones de años.
La teoría nebular fue propuesta en 1644 por Descartes, y perfeccionada de manera independiente tanto por Laplace, como por Kant. Esta teoría propone que el Sistema Solar se formó a partir de una enorme nebulosa protosolar en rotación, la cual evolucionó de tal forma que la mayoría de la masa se condensó en el centro dando lugar a la formación del Sol, y a partir de los pequeños grumos que quedaron alrededor y que fueron colisionando y agrupándose progresivamente, se formaron los planetas.

1.1.Origen del Sol:

La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que se inició una reacción nuclear, liberando energia y formando una estrella. Al mismo tiempo se iban definiendo algunos remolinos que, al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales en cada vuelta.

También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.

1.2. Origen de los Planetas:

Los materiales ligeros que no se quedaron atrapados en el Sol se alejaron más que los pesados. En la nube de gas y polvo original, que giraba formando espirales, había zonas más densas, proyectos de lo que más tarde formarían los planetas.

La gravedad y las colisiones llevaron más materia a estas zonas y el movimiento rotatorio las redondeó. Después, los materiales y las fuerzas de cada planeta se fueron reajustando, y todavía lo hacen. Los planetas y todo el Sistema Solar continúan cambiando de aspecto. Sin prisa, pero sin pausa.

Actualmente se considera que el Sistema Solar está formado por una estrella, el Sol, ocho planetas, los asteroides, los cometas y los meteoritos.

2. El Sol:

El Sol es nuestra estrella, la Tierra gira alrededor de él con un período de 365 días. Es la estrella que con su radiación posibilita la vida en nuestro planeta.

Todos los planetas del Sistema Solar giran en torno a él con un periodo diferente. Su diámetro es de 1.39 millones de kilómetros y su masa es unas 332959 veces la masa de la Tierra. Está constituido, principalmente por hidrógeno y helio, los dos gases más ligeros de la tabla periódica.

La gran cantidad de energía que produce el Sol se debe a las reacciones de fusión que se dan en su interior. En estas reacciones, cuatro núcleos de hidrógeno acaban convertidos en uno de helio. El núcleo de helio tiene cerca de un 0.7% menos de masa que los cuatro protones. La diferencia en la masa es expulsada como energía y en la superfície solar se emite luz y calor. Cada segundo se convierten muchos millones de toneladas de hidrógeno en helio. Debido a estas reacciones la temperatura en su superficie alcanza los 6000 ºC. Esta capa tiene una apariencia manchada debido a las turbulentas erupciones de energía en la superficie.
Podemos imaginarlo como una bola que puede dividirse en capas concéntricas. De dentro a fuera son:
Núcleo: es la zona del Sol donde se produce la fusión nuclear debido a la alta temperatura, es decir, el generador de la energía del Sol.

Zona Radiativa:: las partículas que transportan la energía (fotones) intentan escapar al exterior en un viaje que puede durar unos 100.000 años debido a que éstos fotones son absorbidos continuamente y reemitidos en otra dirección distinta a la que tenían.

Zona Convectiva: en ésta zona se produce el fenómeno de la convección, es decir, columnas de gas caliente ascienden hasta la superficie, se enfrían y vuelven a descender.

Fotosfera: es una capa delgada, de unos 300 Km, que es la parte del Sol que nosotros vemos, la superfície. Desde aquí se irradia luz y calor al espacio. La temperatura es de unos 5.000°C. En la fotosfera aparecen las manchas oscuras y las fáculas que son regiones brillantes alrededor de las manchas, con una temperatura superior a la normal de la fotosfera y que están relacionadas con los campos magnéticos del Sol.

Cromosfera: sólo puede ser vista en la totalidad de un eclipse de Sol. Es de color rojizo, de densidad muy baja y de temperatura altísima, de medio millon de grados. Esta formada por gases enrarecidos y en ella existen fortísimos campos magnéticos.

3. Los Planetas:

Los materiales compactos están en el núcleo de cada planeta. Los gases, si hay, forman una atmósfera sobre la superficie.

•Planetas interiores o rocosos: Son los más cercanos al Sol y se parecen mucho a la Tierra, se trata de Mercurio, Venus, La Tierra y Marte.

•Planetas exteriores o gaseosos: Son muy grandes y están envueltos en una masa gaseosa con un núcleo rocoso en su centro. Es el caso de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Otros componentes del Sistema Solar:

•Planetas enanos. Se trata de cuerpos celestes, esféricos que también giran alrededor del Sol en órbitas muy inclinadas, compartidas con otros astros similares. Destaca Plutón por ser considerado hasta hace muy poco como un planeta y Eris, descubierto recientemente.

•Cuerpos pequeños del Sistema Solar. Aquí incluimos los satélites que orbitan alrededor de los planetas, los cometas que son cuerpos de hielo con fragmentos de roca de diferentes tamaños que forman un cinturón, más allá de Plutón, conocido como Nube de Oort. En este grupo también están los asteroides que son cuerpos rocosos de muy diferentes tamaños, como el Cinturón de asteroides que esta situado entre Marte y Júpiter. También destaca del Cinturón de Kuiper, también más allá de Neptuno y Plutón.

En este tema prestaremos especial atención a los planetas interiores o rocosos, ya que son los que tienen una geología más interesante.

3.1 Mercurio

Mercurio es el planeta más cercano al Sol y el más pequeño. Está en el grupo de los denominados planetas interiores o rocosos. Su órbita es la más elíptica de los ocho planetas y no tiene satélites. Su eje no está inclinado como el de la Tierra.

Gracias a la sonda Mariner 10 (1974 y 1975) que sobrevoló Mercurio y a las observaciones con radares y radiotelescopios hoy conocemos con cierta precisión cómo es su superficie. En esta podemos encontrar cráteres fruto de impactos con meteoritos, uno muy conocido es el llamado "Zola". También hay superficie con menos cráteres, considerada más joven. Se aprecian también grandes grietas que revelan una corteza que se ha enfriado y contraído.

Existe una cuenca "Caloris" muy significativa, causada por un choque con un gran meteorito, éste provocó una actividad volcánica que duro 1000 millones de años, el cráter se relleno de lava, hasta ahora lleva 3000 millones de años sin actividad.

En marzo de 2011, la sonda MESSENGER pudo entrar en órbita alrededor del planeta y se esperan nuevos datos.

Se creía que Mercurio siempre presentaba la misma cara al Sol; es decir, que su periodo de rotación era igual a su periodo de traslación, ambos de 88 días, pero, en 1965 se enviaron pulsos de microondas hacia Mercurio con lo que quedó establecido que su periodo de rotación (día sideral) era de 58.7 días terrestres, lo cual es 2/3 de su periodo de traslación alrededor del Sol.

Posee un núcleo de hierro, cuyo radio mide entre 1800 y 1900 km. Su atmósfera es muy liviana, por lo que no tiene protección contra los cuerpos que chocan con él todo el tiempo. Otra consecuencia de su tenue atmósfera es que las temperaturas oscilan tremendamente entre día y noche, pudiendo pasar de hasta 420ºC a los -180ºC.

Las observaciones del polo norte de Mercurio, hechas por radar, revelaron la presencia de hielo en las sombras protegidas de algunos cráteres.

3.2 Venus

Venus orbita entre la Tierra y Mercurio, no tiene satélites.

Su atmósfera es muy densa, está constituida, principalmente, por dióxido de carbono (CO2) lo que provoca un intenso efecto invernadero que eleva su temperatura hasta los 480 ºC.

En 1961, mediante técnicas de radar se obtuvieron las primeras informaciones acerca de su superficie. En 1970, la primera sonda aterrizó en Venus, desvelando un paisaje con bloques de roca volcánica.

Por imágenes de radar, más tarde, se observaron muchas llanuras con alguna zona montañosa, pero la Sonda "Magallanes" ha sido la que más información ha proporcionado, desvelando una superficie constituida en un 85% por placas volcánicas y corrientes de lava, un paisaje joven con una edad promedio de apenas 500 millones de años.

En el hemisferio Norte existe una zona montañosa del tamaño de Australia "Istar Terra", donde encontramos el punto más alto. En el hemisferio Sur se encuentra la mayor región montañosa "Afrodite Terra", del tamaño de África, al este de la cual encontramos una gran plataforma volcánica que se eleva unos 5 km "Maat Mons". Venus es el planeta más volcánico del sistema solar, no se sabe si hoy en día sigue habiendo erupciones volcánicas.

En su superficie también encontramos cráteres, aunque menos que en Mercurio, ya que la lava reconstruye el paisaje y la atmósfera también desintegra en parte los meteoritos.

Es el planeta más brillante del Sistema Solar, en la antigüedad se pensaba que Venus eran dos cuerpos diferentes porque unas veces se ve un poco antes de salir el Sol y otras, justo después de la puesta.

Venus presenta fases, como la Luna, hecho observado por primera vez por Galileo.

Venus gira sobre su eje a razón de 243 días terrestres por vuelta y en sentido contrario al de los otros planetas, por eso en Venus el Sol sale por el oeste y se pone por el este, al revés de lo que ocurre en nuestro planeta.

Se trata de un planeta de tipo terrestre o telúrico, llamado con frecuencia el planeta hermano de la Tierra, ya que ambos son similares en cuanto a tamaño, masa y composición.

3.3 La Tierra

La Tierra es el tercer planeta a partir del Sol. Se desplaza en una trayectoria casi circular alrededor del Sol a una distancia de unos 150 millones de kilómetros, tarda 365.26 días en dar una vuelta al Sol y unas 24 horas en rotar sobre sí misma. Tiene un radio de 6370 km.

Su atmósfera está compuesta por un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 1% de otros componentes. La atmósfera de la Tierra también nos protege de los meteoritos que nos llegan ya que se "desintegran" debido a la fricción antes de poder alcanzar la superficie. La Tierra es un planeta rocoso y el único conocido que alberga vida en el Sistema Solar.

Posee un núcleo interno sólido y una capa fluida llamada núcleo externo formado por hierro, níquel y algún elemento ligero. Sobre esta capa se localiza el manto y la corteza; esta última se divide en corteza oceánica, situada bajo el océano, y la corteza continental que constituye la tierra firme.

La geología de La Tierra es conocida para nosotros y como ya sabemos tenemos actividad volcánica y sísmica debido al movimiento de las distintas placas, así como diversos accidentes geográficos debidos a choques y divergencias entre las mismas. Nos centraremos en este tema en el resto de planetas rocosos.

3.4 Marte

Es el cuarto planeta del Sistema Solar y el último de los llamados interiores. Se conoce como el planeta rojo por sus tonos rojizos, los romanos lo identificaban con la sangre y le pusieron el nombre de su dios de la guerra.

Menor que la Tierra, tiene dos satélites: Deimos y Fobos. Realiza una rotación completa cada 24 horas y 37 minutos y su traslación alrededor del Sol es de 1 año y 322 días (22.5 meses). El eje de rotación es similar al de La Tierra.

Las temperaturas oscilan entre -110ºC al amanecer hasta unos 0ºC o algo más, las diferencias de temperatura pueden provocan fuertes vientos y tormentas de polvo, la mayor parte del planeta es un desierto rojizo, debido al óxido de hierro y el cielo es rosa por los vientos marcianos, suaves y variables.

El planeta Marte tiene una atmósfera muy fina. Sobre su superficie se "ven", con los telescopios terrestres, surcos, islas y costas, lo que hizo pensar que tenía mares y canales, pero la sonda Mariner IV con sus fotografías hizo que se desvaneciera esa creencia. Las enormes diferencias de temperatura provocan fuertes vientos.

En su superficie encontramos el "Olimpus Mons", el volcán mas grande del Sistema Solar, se eleva 25 km, su base es tan ancha como España y está rodeado por acantilados de 6 km de altura.

El Norte tiene llanuras suavizadas por el flujo de lava, tiene una superficie joven, el Sur es más irregular y tiene más cráteres ocasionados por antiguos impactos. Marcando esta separación encontramos la gran grieta del Valle Marinellis, la falla geológica más grande del Sistema Solar, con una profundidad máxima de 7 km y más de 600 km de ancho, el mayor gran cañón conocido.

Hay también una importante cordillera "Tharsis", con tres grandes volcanes.

Hay múltiples evidencias de inundaciones, canales, etc. Se cree que un gran océano inundó gran parte del hemisferio norte, esto hubiera sido posible porque la actividad volcánica mantenía el agua en estado líquido y una atmósfera cálida, cuando esta cesó el agua se perdió en el espacio por la baja gravedad y el agua residual se congeló. Actualmente hay hielo para cubrir el planeta si este se derritiera. Hay reservas importantes bajo la superficie, sobre todo en la zona de los polos.

3.5 Júpiter

El planeta Júpiter es uno de los cinco planetas que podemos ver a simple vista y es el mayor del Sistema Solar. Es un globo multicolor de gas, con un 85% de hidrógeno. Su brillo blanquecino es intenso; por eso, es visible en ciertas épocas del año durante toda la noche.

La temperatura en la parte superior de sus nubes está por debajo de los 0 ºC, pero en las profundidades de su atmósfera, donde la presión es altísima la temperatura es elevada.

Se supone que está constituido por tres capas: un núcleo compacto de roca y hielo que corresponde al 4% de la masa total, recubierto por una capa de hidrógeno metálico, una transición entre esa capa y otra, formada por una mezcla líquida de helio e hidrógeno molecular. Encima de esta última capa está la atmósfera de Júpiter, compuesta por hidrógeno y helio gaseosos. En el interior del planeta la temperatura alcanza los 30 000°C.

Júpiter completa una vuelta en torno a sí mismo en 9 h y 50 minutos y en la capa de hidrógeno metálico se generan intensas corrientes eléctricas. Esta electricidad produce un gran campo magnético, 14 veces más intenso que el terrestre y que se extiende más allá de Saturno.

La ausencia de rozamiento con una superficie sólida permite que existan en la atmósfera huracanes como la gran Mancha Roja, que dura ya más de tres siglos. La mancha roja es un remolino de alta presión donde cabrían dos Tierras, elevándose por encima de las nubes. Se han descubierto más de 63 satélites con cuatro lunas principales: Ío, Ganímedes, Europa y Calisto.

En 1979 las dos sondas Voyager descubrieron un halo de polvo muy fino, que va de 100 a 122 mil km del centro de Júpiter y un sistema de tres anillos. El anillo principal tiene cerca de 6 mil km de espesor y se extiende de 122 a 129 mil km del centro del planeta. Al contrario de los anillos de Saturno, formados por bloques masivos y brillantes de roca y hielo, los anillos de Júpiter están constituidos por un polvo tan fino que serían invisibles para alguien que estuviera en su interior.

3.6 Saturno

Saturno es el sexto planeta a partir del Sol y el segundo más grande del Sistema Solar con un radio ecuatorial de 59650 kilómetros. Gran parte de lo que se sabe sobre el planeta es gracias a las exploraciones de la sonda Voyager II en 1980-81. Como resultado de la rápida rotación del planeta en torno a su eje, está achatado en los polos. Su día dura 10 horas y 45 minutos, y tarda cerca de 29.5 años terrestres en dar una vuelta alrededor del Sol.

La atmósfera está compuesta principalmente por hidrógeno con pequeñas cantidades de helio y metano. Saturno tiene una densidad menor que la del agua (cerca de un 30% menos) y tiene una coloración amarillenta.

El sistema de anillos de Saturno hace del planeta uno de los más bellos objetos en el Sistema Solar. Los anillos están divididos en diferentes partes, que incluyen los anillos brillantes A y B y un anillo C más débil. El sistema de anillos tiene diversos espaciados. El espaciado más notable es la División Cassini, que separa los anillos A y B. El nombre de esta división se da en honor a Giovanni Cassini que la descubrió en 1675.

3. 7 Urano

Urano fue descubierto por William Herschel mientras observaba el cielo con su telescopio en 1781. El nombre de "Urano" fue propuesto inicialmente por Bode en conformidad con los otros nombres de los planetas dados a partir de la mitología clásica pero el uso de este nombre no se hizo corriente hasta 1850.

Tiene un diámetro ecuatorial de 51 118 km y su período de revolución alrededor del Sol es de 84 años y 44 días terrestres.

La duración de un día en Urano es de 17 horas y 14 minutos. Urano tiene por lo menos 27 lunas. Las dos mayores, Titania y Oberón, fueron descubiertas también por Herschel en 1787.

La atmósfera de Urano está compuesta en un 83% de hidrógeno, un 15% de helio, un 2% de metano y pequeñas cantidades de otros hidrocarburos. El color azul-verdoso de Urano es resultado de la absorción de la luz roja por el metano de la atmósfera superior. En su atmósfera hay nubes que se mantienen en altitudes constantes. Los vientos en Urano soplan en la dirección de la rotación del planeta y pueden llegar a tener velocidades de más de 150 metros por segundo.

Urano está compuesto principalmente de roca y metano, agua y amoníaco sólidos. Tiene únicamente un 15% de hidrógeno y un poco de helio (en contraste con Júpiter y Saturno que están formados casi completamente por hidrógeno).

Urano gira sobre sí mismo "acostado". Se piensa que esta posición es el resultado de la colisión con un cuerpo del tamaño de un planeta poco después de formarse el Sistema Solar.

En 1977, fueron descubiertos los primeros nueve anillos de Urano. Durante la visita de la Voyager II, estos anillos fueron fotografiados y medidos. Hoy en día conocemos 11 anillos; el más brillante es el anillo épsilon que está compuesto, principalmente, por bloques de hielo de agua con varios decímetros de radio.

3.8 Neptuno

Neptuno fue descubierto en 1846 por Johann Gottfried Galle, del Observatorio de Berlín, y Louis d'Arrest gracias a las predicciones matemáticas hechas por Le Verrier a partir de las irregularidades observadas en la órbita de Urano (que daban a entender que debía haber otro planeta cercano que perturbaba su trayectoria debido a la fuerza gravitatoria).

Tiene un radio de 24 764 kilómetros. La masa de Neptuno es unas 17 veces superior al de la Tierra. Da una vuelta alrededor del Sol cada 164.8 años y una rotación sobre sí mismo en 16 horas y 7 minutos. La temperatura de su atmósfera alcanza los 200 ºC bajo cero y se han llegado a medir vientos de 2400 km/h cerca de la gran mancha negra (ya desaparecida).

Seis de sus trece lunas fueron descubiertas por la sonda Voyager II.

4. Plutón y los planetas enanos:

Los planetas enanos son cuerpos celestes de forma esférica (o casi) cuyo radio es menor que el de Mercurio pero mayor de 400 km. Hoy en día no se consideran planetas. Esta denominación fue introducida en 2006, por la Unión Astronómica Internacional, según ésta, un planeta enano es aquel cuerpo celeste que:

a) Está en órbita alrededor del Sol.
b) Tiene masa suficiente para que su gravedad modele una forma esférica (o casi).
c) No ha barrido las inmediaciones de su órbita de otros cuerpos.
d) No es un satélite.

En este sentido, Plutón sería un planeta enano. Fue descubierto por Clyde W. Tombaugh en 1930.
Su órbita es una elipse muy excéntrica y ello permite que, durante 20 de los 249 años que tarda en hacerla, esté más cerca del Sol que Neptuno. No obstante, como las órbitas de estos dos planetas están en planos diferentes, nunca llegan a chocar.

Otros planetas enanos serían: Ceres, Eris, Makemake, Haumea...

5. Cuerpos pequeños del Sistema Solar:

5.1 Los cometas

En general podemos decir que son una mezcla de polvo y de hielo. Tienen un cuerpo llamado núcleo (más o menos esférico) y una cola alargada. La cola se forma cuando el cometa se acerca al Sol debido a la vaporización, sublimación y posterior ionización de sus materiales por los vientos solares. La cola siempre está orientada en sentido opuesto al Sol.Realizan trayectorias elípticas, parabólicas o hiperbólicas.

Casi todos los cometas describen órbitas elípticas muy excéntricas, lo que produce su acercamiento al Sol con un período muy grande.

5.2 Los asteroides

Los asteroides son fragmentos sólidos, rocosos, de tamaño variable que sobraron cuando se formaron los planetas rocosos interiores. Podemos encontrarlos desde cientos de kilómetros de diámetro hasta el tamaño de algunos centímetros. Se encuentran a partir de la órbita de la Tierra hasta más allá de la órbita de Júpiter, pero la mayoría están entre Marte y Júpiter. Sus órbitas a veces cortan la órbita de algún planeta y pueden ser atraídos por su gravedad cayendo hacia el planeta: es lo que llamamos un meteorito. Si son pequeños se queman en la atmósfera, pero si son grandes caen en la superficie del planeta produciendo cráteres, como elCráter Barringer.

5.3 Los satélites

Se denomina satélite natural a cualquier cuerpo celeste que orbita alrededor de un planeta. Generalmente el satélite es más pequeño y acompaña al planeta en su traslación alrededor de la estrella que orbita. El término satélite natural se contrapone al de satélite artificial, siendo este último, un objeto que gira en torno a la Tierra, la Luna o algunos planetas y que ha sido fabricado por el hombre.

La Luna:

La Luna es el satélite natural de la Tierra. Su radio es de unos 1738 km, aproximadamente una cuarta parte del de la Tierra.

Se cree que pudo surgir de un impacto de algún cuerpo grande (del tamaño de Marte) contra La Tierra, que puso en órbita material suficiente como para formar la Luna, en principio fundida y que se fue enfriando con el tiempo. La Luna, desde su formación, se aleja de La Tierra lentamente (3cm por año) por su propia fuerza gravitatoria, que hace que se ralentice su movimiento alrededor de la Tierra y que se vaya alejando. La Luna es la que mantiene el eje de la Tierra estable.

Completa su traslación alrededor de la Tierra, siguiendo una órbita casi circular, en 27 días, 7 horas, 43 minutos y 11 segundos. Para cambiar de una fase a otra igual (mes lunar), la Luna necesita 29 días, 12 horas, 44 minutos y 2.8 segundos.

La Luna también gira en torno a su eje tardando el mismo tiempo que el correspondiente de traslación, por eso siempre muestra la misma cara a la Tierra.

En su superficie encontramos unas manchas oscuras conocidas como "Mares", como el "Mare Humorum", o "Mare Imbrium"(1300 km de ancho) que contrastan con las montañas cercanas y son cuencas creadas por impactos, tras el choque emergió la lava y se enfrió en una especie de mar de roca oscura. Estos impactos se acabaron repentinamente hace 3900 millones de años. La actividad volcánica también ceso más tarde al enfriarse el interior lunar, han continuado impactos más pequeños que han ido marcando la superficie lunar dando lugar a numerosos cráteres, el "Copérnico" por ejemplo, conjunto de cuatro cráteres.

Al no haber erosión de viento ni de agua, ni atmósfera que aminore su fuerza la superficie lunar absorbe todos los impactos. Sólo nuevos cráteres erosionan a los viejos, los más jóvenes se distinguen por estar rodeados de salpicaduras de material brillante,

Alrededor de las cuencas de gran impacto nacen montañas (Apeninos).

La Luna también tiene fisuras, grietas y trazas de arroyos, canales donde alguna vez fluyó el agua.

En las 6 misiones del Apolo se recogieron 380 kg de muestras de rocas y suelo, con vehiculos especiales en los ultimos 3 viajes. Los análisis revelaron que eran muy secas y volcánicas y muy similares a las del manto superior terrestre.

El interior de la Luna probablemente es sólido con un núcleo metálico (una quinta parte de su diámetro).

Las temperaturas oscilan entre los 120 ºC de día y -160ºC de noche.

Bibliografía:
http://recursostic.educacion.es
http://www.astromia.com/solar/formasistema.htm

http://www.apuntesmareaverde.org.es/ http://astrojem.com/teorias/mercurio.html

Vídeo documental recomendado:
https://www.youtube.com/watch?v=ZEv-O65BJY8

https://www.youtube.com/watch?v=7L1S_fldOHw

Texto de apoyo

GEOLOGÍA PLANETARIA