Nicolás Copérnico(1473-1543)

TEMA 1: O NOSO LUGAR NO UNIVERSO

1. NUN LUGAR DO UNIVERSO…

Ao longo da historia do pensamento resultaron dominantes as ideas que situaban a especie humana no centro do universo, para ela sería a Terra o todo o que a rodea. É o que se coñece como perspectiva antropocéntrica.

Para o mundo clásico, a Terra era o centro do universo, e ao redor dela xirarían o Sol, a Lúa e as estrelas. É o que se coñece como sistema xeocéntrica, do que Ptolomeo foi o seu principal expoñente.

O modelo xeocéntrico permitía explicar a alternativa de días e noites, así como os principais movementos da estrelas. Nicolau Copérnico sostiña que non era a Terra o centro do universo, ese lugar correspondíalle ao sol: Nacía así o sistema heliocéntrico.

Unha serie de descubrimentos científicos contribuirían a pór a nosa especie no seu lugar, entre eles destacan:

A inmensidade do universo: a estrutura do universo resultou ser moito máis complexa ca a prevista por Copérnico, e as súas dimensións son incomparablemente maiores. O sol tempouco ocupa así o centro do univeso senón que é unha máis entre os millóns de estrelas da nosa galaxia.

O descubrimento do tempo profundo: ata hai pouco máis de dous séculos críase que a terra tiña uns 6000 anos de antiguidade. Hoxe sabemos que ten unha idade de 4560 millóns de anos.

A evolución biolóxica: Darwin, na súa obra a Orixe das especies, mostrou que as especies cambian ao longo do tempo, que están emparentadas unas con outras e que todas elas , incluída a nosa, teñen un orixe común.

En definitiva, non ocupamos o centro do universo, ni a terra foi creada para que nos servise de morada, e somos unha especie entre os moitos millóns que existiron no noso planeta.

2. UNHA NOVA ESTRUTURA PARA O SISTEMA SOLAREn agosto de 2006, a Unión Astronómica Internacional aprobou unha nova definición de planeta. O detonante foi o achado de Eris ( antes chamado Xena) no ano 2003 cun tamaño maior ca o de Plutón. Se se mantiña a Plutón entre os planetas había que integrar a Eris, a ducias de corpos do cinto de Kuiper e mesmo a Ceres, o maior dos asteroides. A nova definición de planeta quedou así: corpo que orbita ao redor dunha estrela, cuxa masa é o suficientemente grande como para ter forma case esférica e despexar os arredores da súa órbita. Os corpos celestes que , como Plutón, cumpren a primeira condición pero non a segunda pasaron a denominarse planetas ananos.

COMPOSICIÓN DO SISTEMA SOLAR Tras os últimos cambios introducidos pola UAI, o sistema solar está composto por:

O sol: é a estrela do noso sistema planetario. Planetas: Son corpos celestes que orbitan arredor do sol. De acordó coas súas

características e posición diferéncianse entre:- Planetas interiores ou terrestres. Inclúen Mercurio, Venus, Terra e Marte.

Son os planetas máis próximos ao Sol, teñen un tamaño pequeño, a súa superficie é rochosa.

- Planetas exteriores ou xigantes. Aquí inclúense Xúpiter, Saturno, Urano e Neptuno. Son os planetas que se atopan máis afastados do Sol, teñen un tamaño grande, as súas superficies non son rochosas.

Planetas ananos: son corpos celestes que orbitan arredor do sol e teñen unha masa o suficientemente grande para adoptar unha forma esférica pero non para barrer a súa órbita. Son Ceres, Plutón e Eris.

Satélites: son corpos celestes que xirar arredor dos planetas. A Lúa é o satélite da terra. Agás Mercurio e Venus, todos os planetas teñen satélites.

Corpos menores do sistema solar: Fundamentalmente inclúe:- Asteroides: Son corpos rochosos menores, en xeral, de forma

irregular. A maioría atópanse no cinto de asteroides, entre Marte e Xúpiter. Outros son os troianos, situados na órbita de Xúpiter, e os centauros, na órbita de Saturno.

- Cometas: son pequenos corpos celestes, orbitan máis aló de Neptuno, no cinto de Kuiper. Están constituidos por xeo e partículas de po.

3. A FORMACIÓN DO SISTEMA SOLAR

A teoría maís aceptada actualmente é a teoría planetesimal.

1. Nebulosa inicial: Hai uns 4600 millóns de anos unha nebulosa xiratoria de po e gas, cuxas dimensións eran superiores ao sistema solar, comezouse a contraer.

2. Colapso gravitacional: A contracción ou colapso formou unha gran masa central e un disco xiratorio ao redor dela.

3. Formación do protosol : a colisión das partículas na masa central liberou gran cantidade de calor. Comezou a fusión nuclear do hidróxeno o que marcará o nacemento dunha estrela, o protosol, no interior da nebulosa.

4. Formación de planetesimais: as partículas de po e gas que formaban o disco xiratorio arredor do protoso seguiron, paralelamente, un proceso de agrupación. Así, inicialmente, formáronse gránulos dalgúns milímetros de cuxas colisións e fusións se orixinaron corpos maiores, os planetesimais, con tamaños entre algún centenares de metros e quilómetros.

5. Formación de protoplanetas: as colisións dos planetesimais e a súa unión, acreción, orixinaría os planetas primitivos ou protoplanetas.

6. Varrido da órbita: En virtude dese proceso de acreción cada protoplaneta foi despexando a súa zona orbital de planetesimais.

A maior parte de este proceso concluiría hai 4500 millóns de anos, aínda así, o sistema solar non deixou de evolucionar desde aquela.

4. O NACEMENTO DA TERRA E Á LÚA

A formación da terra poderíase producir do seguinte xeito:

- FORMACIÓN DO PROTOPLANETA TERRESTRE. A unión ou acreción de planetesimais no interior do disco nebular que rodeaba o protosol, orixinaría o protoplaneta terrestre. Na zona interna do disco nebular os planetesimais máis abundantes estarían constituídos por ferro e silicatos , con todo, tamén habería outros con maioría de elementos volátiles na súa composición. A consecuencia dos impactos de planetesimais ocasionaría un aumento da temperatura.

- DIFERENCIACIÓN POR DENSIDADES. A terra primitiva debeu de estar parcialmente fundida, o que favoreceu que os seus compoñentes maioritarios se distribuísen de acordo coa súa densidade. O ferro desprazouse ás zonas máis profundas, o que propiciou a formación do núcleo terrestre. Simultáneamente, os gases do interior, entre os que abundaba o vapor de auga, escaparon dando lugar á atmosfera, nun prodeso denominado desgasificación do planeta. Esta diferenciación por densidades marcou a evolución da terra, sen ela pode que non aparecese a vida.

- ARREFRIAMENTO DA SUPERFICIE E FORMACIÓN DOS OCÉANOS. O bombardeo de planetesimais reduciuse a medida que a terra foi despexando a súa órbita e comezou a arrefriar. Ao descender a temperatura das rochas da superficie favoreceuse a condensación do vapor de auga, permitindo que se formaran os océanos.

Sobre a orixe da Lúa hai varias teorías, a máis aceptada sostén que nos primeiros momentos da existencia da terra un planeta de tipo terrestre, dun tamaño similar ao de Marte, colidou coa Terra. Parte do astro que chocou, constituíu unha nube de residuos que quedou orbitando ao redor da Terra. A acreción destes materiais orixinaría a Lúa. Os

Estrela M <1,2 MSol

Xigante vermella

Anana branca

Estrela M>1,2 MSol

Xigante ousuperxigantevermella

Explosión supernova

Pulsar

Burato negro

materiais terrestres que participaron na formación da Lúa serían os da codia e o manto, pero non os do núcleo, into xustificaría a diferenza de densidades.

5. MÁIS ALÓ DO SISTEMA SOLAR.

A nosa galaxia é a Vía láctea. Existen uns 80000 galaxias agrupadas en cúmulos de galaxias. A vía láctea forma parte do cúmulo de virgo. Atendendo a súa forma as galaxias clasifícanse en : espirais, elípticas ou irregulares. A Vía Láctea é unha galaxia espiral.

Que hai nas galaxias?

- Estrelas: acompañadas ou non, dun cortexo de planetas, satélites e asteroides. A vida dunha estrela depende de que a súa masa sexa máis ou meos grande. Así unha estrela de masa media, como o Sol, ten unha existencia duns 10.000 millóns de anos. A enerxía dunha estrela resulta das reaccións termonucleares que transforman hidróxeno en helio. Ao esgotar o seu hidróxeno comeza a consumir helio, a estrela incrementa o seu tamaño e convértese nunha xigante vermella. Unha vez esgotado o helio, encóllese e transfórmase nunha anana branca.

- Se a estela é máis masiva ca o sol, consumirá o seu hidróxeno con moita maior rapidez alcanzando temperaturas máis elevadas, que lle proporcionarán unha luminosidade miles de veces superior á do sol. Unha estrela deste tipo, logo da fase de xigante vermella, conclúe a sua vida cunha explosión. É o que se denomina Supernova , que emite enormes cantidades de luz, e logo se apaga definitivamente.

- Nebulosas: son masas de po e gas interestelar. - Materia escura. A materia visible, a que compón as estrelas, nebulosas e o po

interestelar, constitúe menos do 10% da masa total da galaxia. O resto denominase materia escura e enerxía escura, e a súa natureza presenta un dos grandes misterios que a ciencia intenta descifrar.

6. COMO EMPEZOU TODO

A teoría máis aceptada sobre a orixe do universo é a do big-bang ou grande explosión, cuxas ideas básicas son:

1. Era de Planck (0 – 10-43s): Período imposible de explicar para a Física porque sería

necesario substituír a teoría da relatividade xeral por unha teoría cuántica da gravitación,

aínda sen elaborar. Suponse que nesta era, a temperatura e a densidade eran tan altas que as

4 forzas que rexen o comportamento das partículas elementais estaban agrupadas nunha

única superforza, a electronuclear gravitatoria, e toda a materia se atopaba baixo a forma

da enerxía.

2. Era da gran unificación (10-43 –10-35s): era na que se separa a forza da gravidade

permanecendo as outras 3 unidas baixo a forma da gran forza unificada.

3. Era da inflación (10-35 – 10-32s): a expansión do espazo-tempo e o arrefriamento permitiron

a separación da forza nuclear forte. Nesta separación despréndese unha inmensa

cantidade de enerxía que provocou unha etapa de inflación na que o Universo expandiuse

bruscamente (1050 veces). Este crecemento instantáneo provocou que unhas rexións

medrasen máis rapidamente que outras motivando a aparición de flutuacións ou

irregularidades (”engurras”) no cosmos debidas as leves diferenzas de temperatura e

densidade.

4. Era electrodébil ou dos quarks (10-32 – 10-12s): A separación das forzas provocou no

Universo unha especie de cristalización que liberou enormes cantidades de enerxía

(radiación fotónica) sendo posible, entón, a materialización da enerxía forxándose unha

grande variedade de partículas segundo a ecuación de Einstein, E = m·c2: os fotóns

materializábanse en pares de partículas de materia e antimateria, entre as que destacan os

quarks e antiquarks. Por algunha razón que descoñecemos, por cada 1000 millóns de

antiquarks xurdidos formáronse 1000 millóns + 1 quarks, sendo esta asimetría das leis

físicas (comprobada nos aceleradores de partículas) a causa de que no Universo predomine

a materia sobre a antimateria.

5. Era hadrónica (10-12 – 10-3s): Prodúcese a separación da forza nuclear débil. O

arrefriamento do Universo permite que a forza nuclear forte actúe sobre os quarks

orixinando a aparición de asociacións estables deles o que deu lugar á formación de

partículas hadrónicas: protóns, neutróns e mesóns, así como as súas correspondentes

antipartículas.

6. Era leptónica (10-3 – 1s): O continuo descenso da temperatura xa só permitía a formación

de pares de partículas de menor masa, leptóns e antileptóns: electróns e neutrinos.

7. Era da nucleosíntese (1s – 3·105 anos): Protóns e neutróns asócianse para formar núcleos

de hidróxeno. As altas temperaturas permiten nun breve período de tempo (uns 3 minutos)

que estes núcleos coliden e se fusionen para formar núcleos de helio e algo de litio. Toda a

materia permanecía en estado de plasma.

8. Era dos átomos e da radiación (3·105 – 106 anos): A temperatura descendera o suficiente

(2700ºC) como para permitir que a forza electromagnética actuase permitindo a asociación

entre os núcleos e os electróns aparecendo entón os primeiros átomos (H, He e Li). Cando

os electróns deixaron de estar libres no plasma, deixaron de interactuar cos fotóns,

aclarándose a brétema cosmolóxica e, deste xeito, o Universo volveuse transparente

permitindo que a radiación luminosa pasase a través da materia sen obstáculos.

9. Era das galaxias (106 anos– actualidade): A inmensa nebulosa primordial formada por os

átomos de H, He e Li da orixe a formación de galaxias por acción da forza da gravidade

sobre as irregularidades iniciais xeradas na era da inflación.

7. A ORIXE DA VIDA

A terra primitiva era diferente da actual . Tres características deben destacarse:

- A súa atmósfera, protoatmósfera, era moi diferente á actual. Non sabemos con exactitude cal era a súa composición. En todo caso, tería gran cantidade de dióxido de carbono, metano e vapor de auga. Non tería osíxeno, a súa presenza na atmosfera é unha achega dos organismos fotosintéticos e aínda tardaría en aparecer.

- As radiacións ultravioleta chegaban ata a superficie terrestre. A atmosfera non disponía de capa protectora de ozono, xa que este gas se orixina a parter do osíxeno.

- Atopábase sometida ao bombardeo de asteroides. Isto proporcionáballe un ambiente pouco estable.

ORIXE PREBIÓTICA. Destacan: HIPÓTESE DE OPARIN: a principios do século XX, Oparin propuxo que os compostos

químicos que existían na atmosfera primitiva (metano, amoníaco, auga, dióxido de carbono e sulfuro de hidróxeno), ao disolverse no mar (caldo ou sopa primitiva), serviron de materia prima para a síntese dos compostos orgánicos máis simples dos seres vivos, estas moléculas orgánicas sinxelas combinaríanse para formar moléculas orgánicas complexas e co tempo aparecerían os primeiros coacervados , que serían os precursores dos primeiros organismos.

EXPERIMENTO DE MILLER:

A teoría de Oparin foi comprobada experimentalmente en 1953 polo químico norteamericano Stanley Miller. Miller deseñou un aparato de laboratorio que simulaba as condicións ambientais da Terra hai 3.500 millóns de anos. Nese aparato, Miller introduciu unha mestura de gases que pensaba que debía formar parte da atmosfera primitiva: dióxido de carbono, metano e amoníaco. Previamente, extraeu todo o osíxeno do interior do dispositivo.Miller fixo circular vapor de auga por todo o aparato e produciu descargas eléctricas no recipiente que contiña os gases para simular as tormentas. Ao cabo do tempo apareceron algunhas das substancias que forman as proteínas e os ácidos nucleicos.

FONTES HIDROTERMAIS OCEÁNICAS: a vida non se orixinaría na atmosfera senón no

fondo dos océanos nas fontes hidrotermais próximas ás dorsais submarinas. Nestes

lugares hai gases precursores (metano, amoníaco e dióxido de carbono) procedentes

das erupcións volcánicas, disolvidos a uns 200ºC e pirita que actuaría como

aglomerante dos polímeros orgánicos.

XÉNESE MINERAL: defende tamén a existencia dunha sopa primitiva que da orixe e

acumula os primeiros polímeros biolóxicos, pero estes non poderían consolidar entre si

por estar rodeados dunha grande cantidade de auga. Faise preciso a existencia dun

“cemento” mineral como é a arxila (ou a mica como defenden novas hipóteses) que

actuaría como biocatalizador atraendo as moléculas sinxelas e facilitando a

polimerización que formaría os primeiros polímeros de interese biolóxico.

PANSPERMIA : Sostén que os primeiros organismos se orixinarían fora da Terra e

viaxarían ata aquí nun asteroide ou cometa. Considerábase pura fantasía , xa que a

superficie dos meteoritos vólvese incandescente en contacto coa atmosfera e

eliminaría calquera contido orgánico que transportase. Pero dous descubrimentos

fixeron rexurdir esta hipótese: en 1969 caeu un meteorito que contiña numerosos

compostos orgánicos e en 1996 acharónse vestixios de microorganismos fósiles que

lembraban ás bacterias terrestres noutro meteorito de orixe marciana.