Origen de las Estrellas, Evolución Estelar y Tectónica de Placas

1. Vida de las Estrellas

A. Nacimiento

Las estrellas nacen en las frías nubes de gas y polvo que se localizan en las galaxias, formadas mayormente por hidrógeno. Diversas fuerzas interactúan en ellas:

• Contracción: atracción gravitatoria que tiende a unir y condensar toda la materia de la nube en su centro.
• Dispersión: impulsada por dos fuentes: la fuerza centrífuga causada por el movimiento de rotación de la nube (que tiende a separar sus componentes) y la energía interna de la nube (debida a los choques cada vez más constantes entre partículas, generando una presión que tiende a disgregarla).

Si las fuerzas dispersivas son mayores, la nube se deshace; pero si el balance lo ganan las de contracción, se contraerá dando lugar a un colapso gravitatorio. Se irá acumulando cada vez más materia hasta formar una protoestrella.

B. Evolución

Llega un momento en el que los núcleos de dos átomos de hidrógeno se unen y dan una combinación diferente de protones. Este defecto de masa se transforma en energía según la famosa ley de Einstein ($E=mc^2$): dos átomos de hidrógeno se fusionan para dar un átomo de helio, generando luz y calor.

Cuando el núcleo consume el hidrógeno, la gravedad lo comprime, aumentando su temperatura y haciendo ahora que los núcleos de helio se fusionen para dar carbono.

C. Muerte

• Si la masa de la estrella es menor a 1.4 veces la masa solar, se enfría y palidece. Ha muerto.
• Si es superior a 4.8 veces la masa solar, la fuerza de atracción gravitatoria será suficiente para que las reacciones de fusión continúen produciéndose, originando elementos cada vez más pesados.

Cada vez que se agote en el centro un determinado combustible, la presión producirá una nueva contracción gravitacional que elevará la temperatura lo suficiente como para generar otro. El hierro no desprende energía, sino que la absorbe a expensas de la energía gravitatoria. El núcleo de la estrella se contrae bruscamente produciéndose el colapso (implosión).

Llega un momento en que la materia no puede comprimirse más y se produce un efecto que atraviesa toda la estrella a gran velocidad, generando una violenta explosión muy energética conocida como supernova.

El resto de la materia que no ha sido expulsada queda como un residuo denso cuyo destino final depende de su masa:

• Si es menor a 3 veces la masa solar, se convierte en una estrella de neutrones.
• Si retiene mayor masa, formará un agujero negro, de cuyo campo de atracción gravitatoria ni la luz puede escapar.

1.3. Origen del Sistema Solar

Presenta una serie de características bien definidas:

• Todos los planetas, salvo Plutón, giran a su alrededor del Sol aproximadamente en el plano del ecuador solar (eclíptica), en sentido contrario a las agujas del reloj (sentido directo).
• Tienen un movimiento de rotación en el mismo sentido directo, salvo Venus y Urano.
• Los planetas se hallan espaciados a distancias uniformemente crecientes a partir del Sol y describen órbitas elípticas.

Se distinguen dos tipos de teorías que tratan de explicar el origen del sistema solar:

1. Catastrofistas: hipótesis de un proceso violento como causa inicial.
2. Evolutistas: proceso continuo y ordenado hasta llegar a su forma actual.

• Una de las primeras ideas catastrofistas se la debemos a George Louis de Leclerc de Buffon, quien afirmó que el sistema solar era la consecuencia del choque entre el Sol y un cometa.
• Pierre Simon de Laplace propuso la primera idea evolutista, conocida como hipótesis nebular, afirmando que en el origen existía una nube de gas y polvo en lenta rotación cuyo núcleo central se condensó en un protosol.
• James Maxwell demostró que un anillo de materia gaseosa lanzado por un cuerpo en rotación jamás podría llegar a formar un cuerpo sólido, por lo que la hipótesis nebular perdió fuerza.
• La hipótesis planetesimal o de la cuasicolisión propuso que una estrella pasó cerca del Sol, arranco parte de la materia del astro rey y originó con el tiempo masas sólidas.
• El modelo de Ter Haar parte de la hipótesis de la nube de gas y polvo en rotación, pero asume que las partículas giran según capas con diferente velocidad (más rápido cuanto más cerca del protosol).
• La teoría ha sido mejorada por Hoyle, con la introducción de fuerzas magnéticas en el modelo, siendo actualmente la más aceptada.

1.4. La Tierra: Diferenciación de Capas

Los denominados planetas exteriores son gaseosos y ricos en elementos ligeros, mientras que los planetas interiores son sólidos.

Dinámica Terrestre

Creer que la tierra firme es estática puede inducir a una visión engañosa. Existen una serie de fuerzas aparentemente invisibles que la someten a continuos cambios. Actúan de forma lenta y continuada, siendo capaces de levantar cordilleras. Los terremotos o las erupciones volcánicas son las manifestaciones más reveladoras y devastadoras de que la superficie de la Tierra no es una capa de roca estática, sino que está en continua transformación.

Corteza Terrestre

Presenta dos tipologías:

• Corteza continental: Presenta un espesor medio de 35-40 km, si bien en las grandes cordilleras puede superar los 70 km. Su composición mineral es variada, con una capa exterior de naturaleza granítica y otra más profunda de carácter basáltico. Los continentes no terminan en el mar, sino que se extienden hasta cientos de kilómetros bajo los océanos en la denominada plataforma continental, que termina en una pendiente más o menos brusca que cae hacia las profundidades hasta alcanzar la cuenca oceánica profunda.
• Corteza oceánica: Presenta un grosor muy inferior y una composición basáltica homogénea. Las rocas que la componen son más nuevas que las continentales y de densidad superior. Cubre aproximadamente el 60% de la superficie terrestre.

Primeras Teorías Geológicas (Siglo XIX)

La teoría del enfriamiento-contracción postulaba que la Tierra, al enfriarse, se contraía, y esta contracción provocaba que su superficie se agriete.

Enigmas Científicos

• Enigmas biológicos y paleontológicos: Especies como los ratites, el avestruz y el casuario se encuentran estrechamente emparentados a pesar de la distancia.
• Enigmas geográficos: El encaje de las costas opuestas y la ubicación del verdadero borde exterior de los continentes donde termina la plataforma continental, ampliada por la deposición a gran escala de sedimentos.
• Enigmas geológicos: Coincidencias por su antigüedad y mineralogía, que aportan también información sobre el clima pasado.

B. Hipótesis de la Deriva Continental

Alfred Wegener expuso esta hipótesis, sugiriendo que todos los continentes formaron parte de una gran masa de tierras en el pasado llamada Pangea.

C. Hipótesis de la Expansión del Fondo Oceánico

Harry Hess lanzó la hipótesis de que las corrientes convectivas ascendentes del manto chocaban con la corteza oceánica, empujándola verticalmente y creando dorsales oceánicas.

Tectónica de Placas

Explica de manera completa los aspectos geográficos y geológicos del planeta, además de sus causas. La corteza terrestre está fragmentada en una serie de placas cuyos límites podemos observar en las dorsales oceánicas y en las fosas, así como en las llamadas fallas transformantes o laterales; son estas placas las que se mueven realmente unas respecto a otras.

Las placas litosféricas se encuentran flotando sobre la parte superior del manto de forma similar a como el hielo lo hace con el agua.

En las dorsales se crea nueva corteza oceánica que genera la fuerza de empuje para desplazar la corteza más antigua, hasta que esta termina chocando con otra placa y desapareciendo en las fosas.

Causas del Movimiento de las Placas

1. Las corrientes de convección.
2. El arrastre de las placas.
3. El empuje de las placas.

Tipos de Bordes de Placas

Están constituidas por la corteza terrestre y una pequeña porción del manto superior, formando un conjunto denominado litosfera. Las placas litosféricas flotan sobre la astenosfera, donde los materiales se encuentran en un estado semisólido. El contacto entre placas se clasifica en:

• Bordes divergentes: Ambas placas se separan una de la otra, como en las dorsales oceánicas, apareciendo un valle del rift rodeado de elevaciones.
• Bordes convergentes: Las dos placas chocan una contra la otra. Una placa se desliza bajo la otra, fundiéndose en el manto.
• Bordes transformantes: Un deslizamiento entre placas que siguen la misma dirección pero con sentidos opuestos. La línea de contacto entre placas es una falla.