Fundamentos de Geología y Cosmología: Estructura Terrestre, Rocas y Tectónica de Placas

I. Fundamentos de la Geología y la Estructura Terrestre

1. Minerales

Sustancias sólidas, inorgánicas, naturales, con estructura cristalina y composición química definida.

2. Rocas

Agregados naturales de uno o varios minerales.

• Rocas Magmáticas (Ígneas)

  Formadas por el enfriamiento y la cristalización del magma.

  • Plutónicas: Enfriamiento lento en el interior de la corteza (ejemplo: granito).
  • Volcánicas: Enfriamiento rápido en la superficie (ejemplos: basalto, pumita).

• Rocas Metamórficas

  Transformadas por alta presión y temperatura a partir de rocas preexistentes (ejemplos: mármol de caliza, pizarra de arcilla).

• Rocas Sedimentarias

  Formadas por la compactación y cementación de sedimentos (ejemplos: arenisca, caliza, arcilla).

II. Modelos de la Estructura Interna de la Tierra

1. Modelo Geoquímico (Composición)

• Corteza: Se distingue entre la continental (hasta 70 km de espesor, más antigua) y la oceánica (hasta 10 km, más moderna).
• Manto: Dividido en superior e inferior. Se encuentra en estado sólido o viscoso, extendiéndose hasta los 2900 km.
• Núcleo: Compuesto principalmente por hierro (Fe) y níquel (Ni). Se divide en el núcleo externo (líquido) y el núcleo interno (sólido), alcanzando los 6371 km.

2. Modelo Geodinámico (Comportamiento Físico)

• Litosfera: Capa rígida que incluye la corteza y la parte superior del manto.
• Astenosfera: Capa sólida y plástica, ubicada bajo la litosfera, donde se generan los movimientos de convección.
• Mesosfera: El resto del manto, caracterizado por una baja plasticidad.
• Endosfera: Corresponde al núcleo, responsable de generar el campo magnético terrestre.

III. Tectónica de Placas

1. Teorías Precursoras

• Deriva Continental (Alfred Wegener, 1912): Postula que los continentes estuvieron unidos en un supercontinente llamado Pangea.
• Expansión del Fondo Oceánico (Harry Hess, 1960): Demuestra que las rocas más jóvenes se encuentran cerca de las dorsales oceánicas.

2. La Teoría de la Tectónica de Placas (1968-1970)

• La litosfera está fragmentada en placas rígidas y móviles.
• El movimiento de estas placas genera fenómenos geológicos como terremotos, volcanes y la formación de cordilleras.

3. Bordes de Placas

Bordes Divergentes

• Las placas se separan, permitiendo la formación de nueva litosfera (ejemplos: dorsales oceánicas, rifts continentales).

Bordes Convergentes

• Las placas colisionan, resultando en la destrucción de litosfera.
  • Oceánica-Continental: Subducción de la placa oceánica, formando fosas y cordilleras (ejemplo: Los Andes).
  • Oceánica-Oceánica: Formación de arcos de islas volcánicas (ejemplo: Japón).
  • Continental-Continental: No hay subducción; se forman grandes cordilleras por plegamiento (ejemplo: El Himalaya).

Bordes Transformantes

• Las placas se desplazan lateralmente una respecto a la otra (ejemplo: Falla de San Andrés).

Ciclo de Wilson

• Describe el movimiento cíclico de apertura y cierre de las cuencas oceánicas a lo largo del tiempo geológico.

IV. Cosmología y el Sistema Solar

1. Estructura del Universo

• Materia Ordinaria (4%): Compuesta por planetas, estrellas y galaxias.
• Materia Oscura (22%): No emite radiación electromagnética; su naturaleza es desconocida.
• Energía Oscura (74%): Responsable de la expansión acelerada del universo.

2. Galaxias

• Agrupaciones masivas de estrellas, planetas, gas y nebulosas.
• Tipos principales: Elípticas, espirales, barradas e irregulares.
• La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada, y nuestro Sol se encuentra en el brazo de Orión.

3. El Sistema Solar

• Compuesto por el Sol (nuestra estrella), ocho planetas, asteroides y cometas.
• Planetas Interiores: Rocosos (Mercurio, Venus, Tierra, Marte).
• Planetas Exteriores: Gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno).
• Estructuras periféricas: Cinturón de Kuiper y Nube de Oort.

V. Origen y Movimientos de los Cuerpos Celestes

1. Origen del Universo: Teoría del Big Bang

• El universo se originó hace aproximadamente 13.800 millones de años.
• Describe la expansión inicial, seguida de la formación de átomos, galaxias y estrellas.

2. Formación del Sistema Solar

• Hipótesis Nebular: El gas y el polvo de una nebulosa se condensaron por gravedad.
• Este proceso explica por qué los planetas interiores son rocosos y los exteriores son gaseosos.

3. Movimientos de los Planetas

• Traslación: Órbitas elípticas alrededor del Sol, generalmente en sentido antihorario.
• Rotación: Giro sobre su propio eje, en sentido antihorario, excepto Venus y Urano.
• Año Galáctico: El tiempo que tarda el Sol en orbitar el centro de la Vía Láctea (225-250 millones de años).

VI. Dinámica Tierra-Luna y Habitabilidad

1. Movimientos de la Tierra y la Luna

Rotación y Traslación Terrestre

• Rotación: Dura 24 horas y causa la sucesión del día y la noche.
• Traslación: Dura 365 días y, junto con la inclinación axial (23°), determina las estaciones.

Fases Lunares

• Ciclo de 28 días: Luna llena, menguante, nueva y creciente.

Mareas

• Causadas principalmente por la fuerza gravitatoria de la Luna.
• Mareas Vivas: Ocurren cuando el Sol y la Luna están alineados (luna nueva y llena), maximizando la atracción.
• Mareas Muertas: Ocurren cuando el Sol y la Luna están en ángulo recto (cuartos), minimizando la atracción.

Eclipses

• Eclipse Solar: La Luna se interpone y cubre el Sol.
• Eclipse Lunar: La Tierra se interpone y cubre la Luna.

2. Vida y Habitabilidad Planetaria

Condiciones para la Vida en la Tierra

• Temperatura media de 15°C.
• Presencia de agua líquida, atmósfera protectora y un ciclo hidrológico activo.

Zona de Habitabilidad

• Región alrededor de una estrella donde las condiciones permiten la existencia de agua líquida en la superficie de un planeta.
• Exoplanetas candidatos: Próxima Centauri b, Gliese 581g.

Origen de la Vida (Abiogénesis)

• Hipótesis de la Sopa Primordial (Oparin-Haldane): Propone la formación de moléculas orgánicas en los océanos primitivos.
• Experimento de Miller-Urey: Demostró la síntesis de compuestos orgánicos a partir de condiciones prebióticas.
• Evolución Celular: Transición de organismos procariotas a eucariotas (teoría de la endosimbiosis).

Índices de Habitabilidad

• IST (Índice de Similitud con la Tierra, ESI): Mide qué tan parecido es un exoplaneta a la Tierra.
• IHP (Índice de Potencial de Habitabilidad): Evalúa el potencial de un planeta para albergar vida.