Embed Size (px)
Citation preview
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Palabras claves:
Satélite, sonda, telescopio
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos 2
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Tabla de contenidos
Introducción
Hechos y cifras
1. Formación y desarrollo
2. Planetas, lunas y meteoritos
3. El Sol y el clima espacial
¿Cómo se forman las estrellas y los planetas?
Información adicional
3
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Preguntas motivadoras
¿Cómo se originan las estrellas y planetas? ¿Cuáles son los requisitos para la formación de la
vida? ¿Hay vida en otros planetas?
4
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Introducción
Más allá de la magnetósfera de la Tierra, se encuentra el espacio
interplanetario.
Este espacio está lleno de viento solar: campos de ondas
electromagnéticas y lluvias de partículas que irradia el Sol desde
el centro de nuestro sistema planetario.
5
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Los científicos que estudian el sistema solar, desean saber cómo funciona el Sol: ¿Qué tipos de actividades magnéticas se desarrollan allí? ¿Cómo se calientan las partículas altamente cargadas y
luego se dispersan en poderosos pulsos? ¿Qué transformaciones de la energía crean el
calentamiento de la corona del Sol y la emisión de viento solar?
Los investigadores también prestan atención a la influencia del Sol sobre la Tierra.
6
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
El estudio del Sol permite: Conocer cómo afecta en los sistemas de
comunicación y navegación en la Tierra. Conocer el impacto de largo plazo sobre los cambios
climáticos. Conocer más acerca de los planetas, sus atmósferas y
satélites, y descubrir cómo se formaron y cómo se han desarrollado.
Influencia del Sol sobre la Tierra
7
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
La historia del sistema solar y los planetas se puede obtener, entre otros medios, a partir de la observación de los cometas y meteoritos.
Un prerrequisito para responder las preguntas planteadas, además de emplear poderosos telescopios terrestres, es la exploración espacial.
8
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Hechos y cifras
El Sol tiene aproximadamente 4 600 millones de años. Se trata de una enorme bola de gas con un diámetro de cas i de 1,4 mi l lones de k i lómetros . Se necesitaría 1 300 000 planetas Tierra para ocupar este volumen. La temperatura en el interior del Sol alcanza aproximadamente 15 millones de grados, y una presión increíble de 300 000 millones de veces mayor que la presión del aire en la Tierra. Por el contrario, las capas exteriores de gases alcanzan una temperatura de solo aproximadamente 5 500 grados.
9
Energía directamente desde la fuente
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Datos básicos El Sol
Diámetro 1,4 millones de kilómetros aprox.
Temperatura en el interior 15 millones de grados aprox.
Presión 300 000 millones de veces mayor que la presión del aire en la Tierra
Temperatura de las capas exteriores 5 500 grados aprox.
10
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
La energía se genera por la conversión de hidrógeno en helio: 1 gramo de hidrógeno genera 180 000 kWh. Es decir, se convierte aproximadamente 6 mil de millones de toneladas de hidrógeno en el corazón del Sol por segundo, lo que significa que el Sol pierde cerca de 4 millones de toneladas de masa. En un periodo de 10 000 millones de años, ello ocasionaría la pérdida de apenas 0,1% de la masa del Sol.
11
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Polvo de estrellas
1. Formación y desarrollo
Su composición química nos dice que su centro de carburo de silicio de 4 570 mil millones de años de edad no se originó en nuestro sistema solar.
12
Este visitante de otra estrella aterrizó en la Tierra a bordo de un meteorito.
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Aunque podemos decir lo mismo de prácticamente cualquiera de los llamados elementos pesados de la Tierra, como el hierro, las partículas de polvo presolar nos dicen más que los átomos del fierro. Cuando las analizamos, nos muestran una historia de diversas fases de exposición a la radiación y los signos de las fluctuaciones de temperatura que han experimentado .
13
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
En la actualidad, se ha identificado cientos de planetas extrasolares, todos ellos gigantes de gas, como Júpiter.
14
Buscando nuevos planetas
El Instituto Max Planck, de Astronomía, ahora está empleando un telescopio muy grande del Observatorio Europeo Austral (ESO) para buscar planetas similares a la Tierra, y está examinando los discos de polvo circunestelar, precursores de los sistemas planetarios.
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Darwin, una flotilla de 6 telescopios
espaciales, deberá empezar a explorar las inmediaciones
de nuestro sistema solar buscando señales de otros
planetas a partir de 2014.
15
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Las simulaciones de computadora muestran la forma en que aparecen grandes planetas en los discos de gas y polvo que circundan las estrellas jóvenes. Si se forma un planeta de 5 a 10 veces el tamaño de la Tierra a partir de polvo y rocas, atrae el gas de sus inmediaciones. Se crea una brecha de gas de baja densidad y las ondas de densidad se propagan a través del disco.
Desde el descubrimiento del primer planeta fuera de nuestro sistema solar en
1995, se ha estado buscando estos planetas extrasolares.
Ya conocemos más de 130 planetas que orbitan alrededor de estrellas como el Sol.
Se están formando planetas en muchas partes del cosmos
16
Simulación de la nube de gas que formaría un planeta
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
A través de esta “ventana”, los cosmoquímicos pueden mirar retrospectivamente la historia del sistema solar. Examinan delgadas capas de meteoritos bajo la luz polarizada.
Los meteoritos generalmente son producidos por pequeños planetas entre Júpiter y Marte. En esta región del sistema solar, la fuerte atracción gravitacional de Júpiter hace que un solo planeta grande sea inestable.
17
Delgadas secciones de meteoritos
2. Planetas y meteoritos
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Se puede encontrar en los meteoritos, los bloques originales constituyentes de los planetas, decenas de cuerpos de unas cuantas milésimas de centímetro hasta de un kilómetro de tamaño. En este material residual, los cosmoquímicos pueden ver la materia primordial del sistema solar. Por ejemplo, han encontrado gránulos de rocas (cóndrulos) de épocas anteriores a la formación de la Tierra.
Los meteoritos también documentan la historia del cuerpo en el que se originaron. Sus estructuras cambian al aumentar las temperaturas. Por tanto, los gránulos muestran, por ejemplo, si un meteorito se recristalizó a más de 900 grados o si se fundió a más de 1 200 grados.
18
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Cassini y Huygens
Al llegar a su destino, Cassini pudo plantar la sonda Huygens en la superficie de Titán, el satélite de Saturno, y empezó a enviar fotografías del sistema de anillos que rodea el planeta, así como de sus 33 satélites, con un nivel de detalle sin precedente. Además, la sonda está enviando información acerca de la temperatura, nubes, campos magnéticos y la rotación de la atmósfera gaseosa del planeta.
El viaje de 3 500 millones de millas, entre la Tierra y Saturno pasando por Venus y Júpiter, demoró 7 años.
Fotografía de Júpiter enviada por Cassini
19
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Recuerdo de Marte
Imágenes de Marte registradas por Spirit y Oportunity
20
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Pero estos vehículos exploradores hicieron más que tan solo fotografiar el entorno. También pudieron analizarlo químicamente, pues llevaba a bordo el espectrómetro de rayos X de protones Alfa (Alpha Proton X-ray Spectrometer, APXS), desarrollado por el Instituto Max Planck de Química, así como el espectrómetro Mössbauer, de la Universidad de Mainz, con el que se pudo estudiar la mineralogía de los compuestos férricos.
Los vehículos exploradores Spirit y Opportunity se posaron en Marte en enero de 2004 y comenzaron a enviar imágenes a la Tierra.
21
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
3. El Sol y el clima espacial
Magnetósfera terrestre afectada por una tormenta solar
22
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Ocasionalmente el viento solar ejerce una fuerte influencia sobre la Tierra. Puede interrumpir los sistemas de comunicación y navegaciones (por ejemplo, los satélites) e incluso impactar sobre el clima.
Utilizando el coronógrafo Lasco del observatorio espacial SOHO, telescopio desarrollado por la Sociedad Max Planck para detectar solamente la capa de brillo débil que rodea el Sol, los científicos pueden observar la corona del Sol las 24 horas al día. Con los datos obtenidos buscan comprender cómo se calienta el Sol y se acelera el viento solar, a veces tan fuertemente que remece la magnetósfera de la Tierra.
23
Un traje espacial para la Tierra
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Un Sol activo
El nivel actual de actividad de las manchas solares, tanto en término de tamaño como de frecuencia, no se ha producido en nuestro Sol en 8 000 años.
Actividad solar registrada 24
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Los investigadores de la Universidad de Oulu y del Instituto Max Planck de Investigación del Sistema Solar lo descubrieron midiendo los niveles de berilio solar en muestras del corazón de hielo de la Antártida.
También descubrieron que en el pasado, ciertos cambios en el Sol acompañaron las fluctuaciones del clima. No obstante, los científicos también tienen la seguridad de que solo se puede atribuir un pequeño grado del calentamiento global al elevado nivel actual de actividad solar.
25
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Las estrellas se forman a partir de gases interestelares y, a través de los desprendimientos de las capas exteriores en las fases tardías de su desarrollo, las estrellas de gran masa, en particular, enriquecen los gases interestelares con elementos pesados creados en su interior mediante la fusión nuclear de dos elementos ligeros, el hidrógeno y helio. Sin las estrellas, el Universo contendría solamente esos dos elementos ligeros, junto con rastros de litio remanentes del “Big Bang”. Sin las estrellas no habría planetas con superficies sólidas formadas principalmente a partir de elementos pesados.
Por tanto, la formación de los sistemas planetarios está relacionada directamente con la formación de las estrellas. Y sin estrellas no habría vida, ya que todos los seres vivientes nacen del polvo estelar.
¿Cómo se forman las estrellas y los planetas?
26
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
Información adicional
http://www.sciencetunnel.com http://www.sciencetunnel2.de/?page_id=1286&lang=es
27
© P
ontif
icia
Uni
vers
idad
Cat
ólic
a de
l Per
ú
Estación 11: Nuestro hogar en el cosmos
