L'Origen del Sistema Solar i la Formació de la Terra

L'Origen del Sistema Solar

Teoria Planetesimal Actual (Weizsäcker-Keuper)

• Planetes i Sol es formen pel mateix procés, que no és excepcional. Hi intervenen forces electromagnètiques, no sols la gravetat, en el procés.

Fets Explicats per la Teoria Planetesimal

Aquests fets són explicats per la teoria planetesimal actual:

1. Òrbites dels planetes en un mateix pla (l'eclíptica).
2. Sentit de la translació i la majoria de les rotacions són antihoraris.
3. La densitat dels planetes disminueix de l'interior cap a l'exterior.
4. L'edat de tot el Sistema Solar és la mateixa: 4.500 milions d'anys.
5. S’observen amb telescopis discs protoplanetaris en nebuloses llunyanes.
6. Fins a finals de 2008 s’havien detectat 284 sistemes planetaris amb 334 planetes extrasolars.

Etapes de la Formació del Sistema Solar

Les etapes clau inclouen la formació d'un disc aplanat, el període d'agregació i la formació final dels planetes:

1. Inici de la compressió de la nebulosa solar per l'esclat d'una supernova veïna. Aquesta estrella massiva proporciona els elements pesants que formaran els materials rocosos de la Terra.
2. El gir de la nebulosa s'accelera a mesura que es comprimeix, fins que té un radi de 2/5 de l'òrbita de Mercuri, expulsant gran part de la matèria cap a fora i formant un disc aplanat.
3. Al centre continua la contracció, formant-se un protoestel fins que s'inicia la fusió nuclear, naixent el Sol. A la perifèria, les partícules es liquen i solidifiquen, formant els planetesimals (partícules menudes que giren al voltant del Sol).
4. El Sol jove, molt actiu, llança els gasos cap a fora. És l'anomenat vent solar.
5. Acreció dels planetesimals a la zona interior, formant-se els planetes rocosos (Mercuri, Venus, Terra i Mart).
6. Col·lapse de gasos a la zona exterior, formant-se els planetes gegants gasosos (Júpiter, Saturn, Urà i Neptú).
7. El Gran Bombardeig Meteòric: cossos sòlids queien als planetes per l’atracció gravitatòria, formant cràters i causant el gir retrògrad de Venus i Júpiter o la inclinació dels eixos de rotació planetaris (com el d’Urà). La Lluna (4.200 m.a.) es va formar per un impacte tangencial a la Terra d’un asteroide, i està composta pels materials superficials del nostre planeta.

Crítica a la Teoria Planetesimal

Existeixen planetes extrasolars (o exoplanetes) molt més grans que Júpiter i molt propers al seu estel. Possiblement, aquests es desplacen de la seva òrbita un cop ja formats (fenomen conegut com a migració planetària). La teoria planetesimal actual no explica completament aquest fenomen.

La Formació de la Terra

Etapa Pregeològica: Consolidació i Diferenciació de Capes

La Terra es va formar per l’acreció de materials sòlids (planetesimals, asteroides, etc.), donant lloc a les capes fluides i sòlides actuals. Les fases principals són:

1. Acreció homogènia dels planetesimals. La temperatura s'eleva a causa del xoc de meteorits i la desintegració radioactiva.
2. Fusió ràpida del ferro i metalls densos, seguida de la separació per gravetat del mantell i el nucli. Els geoelements es disposen segons el seu pes atòmic o la densitat dels compostos que formen. Al nucli trobem Fe, Ni, Ir, etc.
3. Solidificació de l'escorça a l'exterior quan baixa la temperatura, amb un oceà de magma a una certa profunditat.
4. Etapa cataclísmica: la capa superficial sòlida és inestable a causa del xoc dels meteorits. Es formen cràters que posteriorment són esborrats per l’erosió. Aquesta etapa finalitza quan l’espai interior es buida d'asteroides i meteorits.
5. Solidificació de gran part de l'interior del planeta i establiment de la tectònica de plaques. Inicialment, el nombre de plaques era més elevat que actualment.
6. Formació de les capes fluides. El vent solar es va emportar els gasos de la nebulosa solar. L’atmosfera i la hidrosfera es formaran a partir de la desgasificació de meteorits i cometes en xocar amb el planeta, i per erupcions volcàniques.

Formació de l'Atmosfera i la Hidrosfera

a) L'Atmosfera

La composició de la protoatmosfera era similar a la de Venus o Mart, o als gasos alliberats pels volcans: molt de vapor d'aigua (H₂O), CO₂, NH₃ i àcids (FH, ClH). Es va transformar en l'atmosfera actual gràcies a l'acció dels éssers vius, que produeixen O₂ i fixen CO₂ mitjançant la fotosíntesi, i generen N₂ per l'acció bacteriana.

b) La Hidrosfera

Pràcticament tota l'aigua terrestre és d'origen cometari (s'estima un 98%). En refredar-se l'atmosfera terrestre per sota dels 100 ºC, gran part del vapor d'aigua va caure en forma d'una Gran Pluja, donant origen als oceans.