El Origen del Universo, la Tierra y el Sistema Solar: Un Recorrido Geológico

Origen del Universo y los Elementos Químicos

Formación de las galaxias (Big Bang)

Las fluctuaciones de densidad de la materia primigenia provocaron que las regiones más densas se condensaran para formar galaxias. Estas estructuras iniciales, conocidas como protogalaxias, atrajeron hacia sí más materia para formar núcleos estelares de la primera generación de estrellas: las protoestrellas. Las galaxias son entidades muy dinámicas, ya que se atraen entre sí, chocan y se fusionan para formar nuevas y mayores galaxias.

Nucleosíntesis estelar

En el interior de las estrellas se forman núcleos de elementos químicos más pesados, desde el helio (He) hasta el hierro (Fe), mediante reacciones termonucleares exotérmicas. Más allá del hierro, los núcleos atómicos se generan en reacciones endotérmicas, principalmente durante eventos estelares masivos. En la nucleosíntesis desde el helio hasta el hierro, existe un balance entre la expansión térmica de la estrella y su contracción gravitacional.

Colapso gravitacional y supernovas

Las perturbaciones causadas por las ondas de choque de las supernovas (explosiones de estrellas masivas al final de su vida) liberan enormes cantidades de energía. Estos eventos son equivalentes a reacciones termonucleares que expulsan la materia estelar en todas las direcciones, formando nebulosas enriquecidas que serán la cuna de nuevas estrellas y galaxias.

Nacimiento del Sistema Solar y la Tierra

Formación del Sistema Solar

Una supernova que colapsó generó una nebulosa de materia y gas muy densa, formada por los componentes expulsados tras la explosión. Por la atracción gravitacional, la nube comenzó a contraerse y a girar más deprisa, lo que generó un disco nebular. La mayor parte de la materia se condensó por acreción en el centro del disco para dar origen a una estrella: el Sol. La densidad máxima se concentró en el centro del disco; en sus proximidades se estabilizaron rocas y elementos pesados como el hierro (Fe), mientras que los gases se situaron en zonas más distantes. Por acreción, la materia se fue condensando en núcleos que construyeron los planetesimales. En este disco planetario, comenzaron las colisiones entre los planetesimales. En los choques, estos se agregaban o se fusionaban para formar objetos de mayor tamaño que, al aumentar su masa, interactuaban gravitacionalmente, incrementando el número de colisiones.

Formación de la Tierra

La Tierra primitiva era una masa rocosa indiferenciada, sometida a varios procesos energéticos:

• La energía de acreción, que comprimía internamente los materiales.
• El viento solar y otras emisiones del Sol.
• Un bombardeo intenso de meteoritos y choques contra otros planetesimales.

El planeta alcanzó altas temperaturas que fundieron su materia, rica en minerales. Se crearon así el núcleo, el manto y, posteriormente, la corteza terrestre. Este proceso produjo una diferenciación física de los materiales (por densidad) y, a la par, una diferenciación química (por masa atómica).

Formación de la Luna

La teoría más aceptada postula que la Tierra chocó violentamente contra un cuerpo del tamaño de Marte (conocido como Theia), que logró arrancarle una porción importante de material. Estos escombros quedaron atrapados en el campo gravitatorio terrestre y se agregaron para formar la Luna, compuesta principalmente por material proveniente del manto de la Tierra. Sin embargo, tanto la Tierra como la Luna siguieron siendo sometidas al bombardeo terminal. La Luna conserva esas huellas en su superficie en forma de cráteres; en la Tierra, se han ido borrando debido al permanente modelado de la superficie (erosión, tectónica, etc.).

Evolución Temprana del Planeta Tierra

Gran bombardeo tardío

Durante esta etapa, algunos protoplanetas sobrevivieron y aumentaron su masa a expensas de otros que se destruyeron. Por causas aún debatidas, se inició un bombardeo caótico de meteoritos que se sumó a las colisiones entre planetesimales. Progresivamente, se fueron limpiando las órbitas de los planetesimales y estos fueron logrando su equilibrio hidrostático, convirtiéndose en los planetas actuales, llenos de cicatrices (cráteres) y todavía sometidos al viento solar y a un bombardeo residual.

Desgasificación y formación de la atmósfera

La intensa actividad volcánica, a raíz de la migración del hierro hacia el núcleo, parece explicar la emisión de gases hacia la superficie. Este proceso llevó a la formación de una atmósfera primitiva, caliente y enrarecida, compuesta principalmente por dióxido de carbono (CO₂), nitrógeno (N₂) y vapor de agua.

Condensación de la hidrosfera

Al enfriarse el planeta, el vapor de agua atmosférico se condensó y se produjeron las primeras lluvias ácidas, que escurrieron hacia las zonas bajas para la formación de una hidrosfera primitiva, cálida y ácida. Se considera también que parte del agua de la hidrosfera se formó por la captura de hielo proveniente de los cometas y meteoritos del gran bombardeo tardío. Además, se postula que los fondos de algunos cráteres en zonas polares podrían contener hielo.

Tectónica de placas

El enfriamiento paulatino de la corteza originó las primeras rocas y las masas continentales arcaicas. Sin embargo, como se conservaba un intenso calor en el manto, la materia fundida era empujada a moverse en forma convectiva. Este movimiento generó la movilidad de los continentes y la continua creación o destrucción del relieve, dando inicio a la tectónica de placas.