PRESENTACIÓN UNIVERSO

LA TIERRA EN EL

Universo

4º ESO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA

Intro

OSIRIS-REX y la verdad en los cometas

¿Qué es OSIRIS-REX? ¿Cuánto tiempo ha estado fuera? ¿Qué contiene que es tan valioso? ¿Por qué es interesante estudiarlo?

Intro

¿De qué está hecho un cometa?

Este vídeo de la ESA, muestra un experimento para demostrar de qué está hecho el núcleo de un cometa. Algunos de los ingredientes son sorprendentes y sugieren que los cometas han jugado un papel importante en la evolución del Sistema Solar y posiblemente también en la evolución de la Tierra y la vida.

índice

El origen del Universo

· – – – –

Componentes del sistema solar

· · · – –

Origen de la vida en la Tierra

· · · · –

Astrobiología

· · · · ·

El origen del

UNIVERSO

...y del sistema solar

Cita

La observación del cielo nocturno es comparable a un viaje en el tiempo

¿Qué significa esta afirmación? ¿Se trata de un viaje al pasado o al futuro?

Andrómeda es una galaxia que se encuentra a 2 millones de años luz de distancia. ¿Qué significa esto? ¿Lo estaremos viendo tal y como es ahora?

¿Creeis que es importante cuidar que no haya exceso de iluminación nocturna?

1.1 el Universo

El universo es la totalidad del tiempo y del espacio, de todas las formas de materia y energía y de las leyes que lo rigen.

• La ciencia que estudia el universo es la ASTRONOMÍA.
• Las unidades de longitud usadas son:
• Unidad Astronómica. Distancia media entre el Sol y la Tierra = 150 millones de kilómetros. Usada para distancias dentro del sistema solar.
• Año luz. Distancia que recorre la luz en un año = 9,46 . 1012 km. Para medir distancias entre elementos del universo.
• La herramienta que se usa para observar el universo es el TELESCOPIO.

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1.2. EL orIgen del universo

Los datos sobre el origen del universo son de hace un siglo.

1960 radiación cósmica de fondo

Antes del s. xx

1924 Hubble

1929 hubble

1948 gamow

El universo estacionario: El universo ha existido siempre igual.

Radiotelescopios detectaron radiación de procedencia muy antigua. Más tarde se determinó que 13.700 millones de años.

Propuso el universo iba más allá de la Vía Láctea .

Observó que las galaxias se alejaban unas de otras. El universo se expande = cambia.

Propuso la teoría del Big Bang = Gran explosión, como origen del universo.

1.2. EL ORIGEN DEL UNIVERSO

La teoría del Big Bang

1. El universo se creó tras una gran explosión = Big Bang.
2. Antes, todo el universo estaba concentrado en un PUNTO SINGULAR, muy reducido (menor de un átomo) y de solo energía. Un punto de densidad y temperatura infinitamente altas.
3. En menos de un segundo, el universo se expandió muy rápidamente. Se originó la materia (primeros protones, neutrones y electrones). Al expandirse, se creó el espacio y el tiempo.
4. 3 minutos después, protones y neutrones se fusionan dando núcleos de átomos de He.
5. 300.00 años después, los electrones se unen a estos núcleos dando los primeros átomos.
6. La materia y energía se agruparon dando lugar a estrellas y galaxias. El sistema solar se formó hace 4600 Ma.

1.3. formación de estrellas

Estrella: Esfera que produce energía porque en su interior se generan reacciones termonucleares.

Protoestrella

Estrella

Muerte

Nebulosa

Se acumulan gas y polvo formando un núcleo cada vez más denso y caliente.

Aumenta tanto la temperatura que se fusiona los núcleos de H -> He => Reacción termonuclear. Libera energía.

Se acaba el H. Según el tamaño de la estrella, ocurrirán diferentes cosas.

Nubes de gas (H y He), otros elementos y polvo. De este material nacen las estrellas.

1.3. formación de estrellas

+ Info

1.3. formación de estrellas

En el núcleo de las estrellas se generan el resto de elementos químicos, debido a esas reacciones termonucleares.

1ª fase

• La estrella contiene mucho H.
• Se fusionan los H y dan He.

+ Info

2ª fase: se agota el H

• Cuando se agota el H, se fusionan los núcleos de He. Esto genera átomos de mayor peso, como C y O.
• En estrellas masivas:
• Tienen temperaturas y presiones extremas lo que permite la fusión de núcleos más pesados que el He. Esto genera: Mg, Si, S y Fe.
• El Fe es el elemento más pesado que se puede generar porque su fusión ya no libera energía, sino que la consume,

3ª fase: solo en estrellas masivas

• Cuando hay demsiado Fe la estrella masiva colapsa.
• Esto provoca su explosión dando una supernova.
• La energía de la explosión fusiona los núcleos de elementos aún más pesados que el Fe (Cu, Au, U, ...)
• Todos estos elementos se dispersan por el espacio,

loscomponentes del

sistema solar

2. EL SISTEMA SOLAR

Origen

Sistema planetario constituido por:

• Hace 4600 Ma.
• Se empezó a compactar en gas y el polvo de una nebulosa.
• Posibles causas: La onda expansiva de una supernova o colisión de galaxias.
• La nube empezó a girar sobre sí misma y formó un DISCO GIRATORIO.
• La mayor parte de la materia (>98%) se acumuló en el centro => PROTOESTRELLA
• El resto formó los cuerpos celestes.

• Una estrella central (el Sol)
• Cuerpos celestes que giran alrededor bajo la influencia del campo gravitatorio del Sol:
• Planetas
• Satélites
• Cometas
• Asteroides
• Polvo estelar
• Situado en uno de los brazos de la Vía Láctea.

2. EL SISTEMA SOLAR

Las características principales del Sistema Solar son:

2.1. EL SOL

Estrella en la mitad de su vida.

Es el 99,8% de la masa del sistema solar => Alto campo gravitatorio.

¿cuánto sabes...

...sobre el Sistema Solar?

En este enlace pondrás a prueba tus conocimientos sobre le Sistema Solar.

2.2. LA TIERRA

ORIGEN: Todos los planetas se formaron por acumulación de partículas de polvo de la nube estelar.

• La Tierra primitiva estaba incandescente.
• Había dos fuentes de calor:
• Externa: Por el impacto de materiales.
• Interna
• Por la fricción del movimiento de los materiales de distinta densidad dentro del planeta.

• Por la desintegración de isótopos radioactivos de vida corta.
• Al estar lo materiales fundidos se movían de manera que los más densos se fueron hacia el interior, formando el núcleo.
• Desgasificación intensa: Formó la atmósfera.

• En la zona más cercana al Sol había más concentración de silicatos y metales.
• Se reunieron formando fragmentos kilométricos llamados planetesimales.
• Con el tiempo fueron aumentando de tamaño para dar un planeta.
• La Tierra se formó hace 4600 M.a.

2.2. LA TIERRA

2.3.La luna

Es el satélite más grande en comparación con su planeta, del sistema solar.

ORIGEN

• Hace 4500 M.a.
• Resultado del impacto de Theia (planeta del tamaño de Marte) contra la Tierra.

BENEFICIOS

• Estabiliza el eje de rotación terrestre -> Evita grandes cambios en el clima.
• El impacto proporcionó buena parte del Fe al núcleo -> Aumenta el campo magnético que nos protege de los vientos solares.

El

origende la vida

En la tierra

¿Cómo se convirtió la Tierra en un planeta habitable?

3.1. características de la tierra para albergar vida

Están interrelacionadas

Distancia al Sol: Zona habitable. Permite agua líquida.

Sol no es grande: + tiempo de vida (miles de millones de años).

Núcleo magnético. Retiene atmósfera y protege contra radiación.

Tamaño suficiente: Para retener atmósfera necesaria.

Tiene atmósfera: Efecto invernadero -> Mantiene una temperatura que permite agua líquida.

Está en un sistema planetario con elementes variados: C, O, N.

La Luna estabiliza el eje de rotación: Evita alteraciones en estaciones y el clima.

Presenta agua y oxígeno. Moléculas mayoritarias en los seres vivos.

3.2. hipótesis sobre el origen de la vida

Hipótesis de la panspermia

Hipótesis abiogénica

1. La vida llegó a la tierra en forma de esporas o bacterias del espacio exterior, viajando en cometas o meteoritos.
2. Problema: Las condiciones del espacio son muy extremas.
3. A favor:hay restos orgánicos en meteoritos y asteroides.
4. Alternativa: Lo que llegó del espacio son las moléculas orgánicas.

1. Desarrollada por Oparin (ppios s. XX).
2. Los primeros compuestos orgánicos se sintetizaron en la Tierra primitiva (3800 M.a.).
3. La atmósfera primitiva no tenía oxígeno pero sí mucho metano, amoníaco, H y vapor de agua.
4. También existían numerosas fuentes de energía​ como la radiación ultravioleta, el calor por actividad volcánica o las descargas eléctricas desde los rayos.
5. Esto propició reacciones químicas que sintetizaron compuestos orgánicos sencillos en la atmósfera que precipitarían a los océanos formando el caldo primitivo.​

VS

3.3. HIPÓTESIS ABIÓTICA ACTUAL

La hipóteisis de Oparin tenía errores:

• Ahora se sabe que la atmósfera primitiva tenía gases como dióxido de carbono, nitrógeno y vapor de agua, pero no tenía moléculas como metano o amoniaco, necesarias para formar moléculas orgánicas.
• Además, no había capa de ozono, por lo que la radiación ultravioleta era muy intensa, Esto dificultaba que las moléculas orgánicas se mantuvieran estables en la atmósfera.
• Hoy se cree que las primeras moléculas orgánicas se formaron en el agua cerca de fuentes hidrotermales, en zonas volcánicas.
• Allí aparecieron los protobiontes, estructuras con membrana que podrían ser el paso previo a las células.

¿Podría resistir un ser vivo en un ambiente alienígena?

astrobIología

Ciencia que estudia entornos aptos para albergar vida. Analiza regiones de objetos celestes en busca de datos para saber si la vida pudo haber aparecido en algún otrolugar del Sistema Solar.

¿Y en la Tierra? ¿Hay vida en todos lados?

Se ha hallado vida en ambientes muy extremos (ver imágenes). Son microorganismos que habitan en ambientes extremos => EXTREMÓFILOS. En la Tierra hay zonas climáticas muy diferentes, lo que da lugar a organismos diferentes por el planeta. De momento es el único lugar conocido con vida. La búsqueda actual de vida investiga posibles entornos en los que la vida podría,o pudo, ser capaz de desarrollarse y sobrevivir.

astrobiología

Investigaciones actuales para entender los límites de los organismos.

1. Estación Espacial Europea (ESA)
2. Cassini-Hyugens -> Saturno
3. Rosetta ->Cometa (67/P)
4. ExoMars -> Marte (orbitador + todoterreno)
5. JUICE -> Júpiter y sus satélites + grandes.
6. Luna-27: Luna.
7. CHEOPS yPLATO ->Búsqueda exoplanetas.

vida en el sistema solar

Buscar entornos que podrían albergar vida en el Sistema Solar

Buscar formas de vida o sus huellas

Gracias a los datos obtenidos por:

• imágenes.
• estudios espectroscópicos de atmósferas o superficies.
• recogida de muestras in situ.

• ¿Unicelulares o pluricelulares?
• Microrganismos (3500 Ma)
• Pluricelulares (500 Ma)
• Vida basada en el agua (líquida)?

¿hay vida extraterrestre?

No hay indicios de ello, pero la búsqueda está en marcha... La cuestión es... ¿qué buscamos y dónde deberíamos mirar?

FACTORES ABIÓTICOS

¿Cuáles serían los más interesantes para buscarlos ensatélites o planetas del Sistema Solar con la finalidad de encontrar vida?

Oxígeno

Agua

Temperatura

Radiación

Atmósfera

FICHAS DE DATOS DE OBJETOS DEL SISTEMA SOLAR

Por tríos y un cuarteto

Os asignaré un lugar del Sistema Solar. En el Padlet, buscad una buena foto del objeto del sistema solar que os ha tocado y subidla. Poned en el asunto, el nombre del objeto y entre paréntesis vuestros nombres. En la descripción debéis poner lo siguiente:

• Temperatura en superficie (mín-máx)
• Presión atmosférica
• Composición de la atmósfera
• Si recibe mucha o poca radiación
• Si tiene campo magnético
• Su aceleración de la gravedad
• Otra información relevante que dé indicios que puede albergar vida.

+ Info

entornos análogos

Entornos de la Tierra con condiciones similares al área extraterrestre de interés.

Valles secos de la Antártida. El lugar más parecido a Marte (pasado y presente).

Río Tinto en Huelva. Similar a Marte. Río muy ácido y rico en hierro. Similar a antiguo cauce marciano, cuando tenía atmósfera (minerales similares).

FICHAS DE entornos análogos

Por tríos y un cuarteto

Buscad ahora una buena foto de un lugares análogos de la Tierra con condiciones similares al objeto celeste que estáis estudiando. Poned en el asunto, el nombre del entorno y entre paréntesis vuestros nombres. En la descripción detallad dónde está ese sitio y describid otros que hayáis encontrado.

+ pIsta

extremófilos

Organismo que vive en condiciones extremas que son perjudiciales para la mayor parte de la vida de la Tierra.

Tipos de extremófilos

Los hay que viven en entornos ácidos o muy salinos. Los hay que pueden vivir a temperaturas muy bajas o muy altas. Otros toleran grandes presiones (>350 veces la presión atmosférica a nivel del mar). Hipertermófilos:

• Viven en agua hirviendo.
• Organismos de los más antiguos => Vida surge de fumarolas submarinas?

+ Info

FICHAS DE DATOS DE ORGANISMOS EXTREMÓFILOS

Por tríos y un cuarteto

Os asignaré un extremófilo. En el Padlet, buscad una buena foto del organismo que os ha tocado y subidla. Poned en el asunto, el nombre del organismo y entre paréntesis vuestros nombres. En la descripción debéis poner lo siguiente:

• Clase de organismo (animal, planta, bacteria, arquea)
• Tipo de extremófilo (acidófilo, xerófilo, barófilo, ...)
• Resistencia/tolerancia a (niveles que resiste)
• Tamaño
• Hábitat
• Entornos de la Tierra donde encontrarlo.
• Otra información de interés.

+ Info

conclusión

Responde a las siguientes cuestiones en tu cuaderno (actividad individual)

1. Crea una lista con los extremófilos que consideren capaces de vivir en tres de los entornos del Sistema Solar estudiados y justifícalo.
2. ¿Qué características debe tener el organismo que pueda sobrevivir en vuestro lugar del Sistema Solar?
3. Aunque aún no se ha descubierto vida fuera de la Tierra, ¿qué crees que habría que hacer en caso de encontrarla?
4. Todas las misiones con destino a algún otro planeta, por ejemplo a Marte, siguen reglas muy estrictas para evitar la contaminación; ¿por qué?

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Lista de entornos análogos

Desiertos, el Ártico o la Antártida, surtidores termales ácidos, volcanes, profundidades oceánicas.

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Lista de extremófilos

1. ARMAN
2. Xanthoria elegans
3. Artemia franciscana
4. Polypedilum vanderplanki
5. Thermotoga maritima
6. Xenióforos
7. Chryseobacterium greenlandensis
8. Tardígrado

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Protoestrella

¿Cómo se origina?

El gas y el polvo de la nebulosa se empieza a acumular por las ondas expansivas de supernovas o por el material que sale de la colisión de galaxias. Esa acumulación de gas y polvo acabará formando un núcleo cada vez más denso y caliente.

Estrellas recién nacidas brotan de capullos de gas y polvo en esta imagen hecha por el James Webb del complejo de nubes Rho Ophiuchi, la región de formación estelar más cercana a la Tierra. La zona contiene unas 50 estrellas jóvenes, muchas de ellas con masas similares a la del Sol. Una estrella de mayor tamaño en la mitad inferior de la imagen hace estallar una caverna en las espesas nubes.

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Hipótesis prebiótica de Oparin

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Nebulosas

Nubes de gas (H y He), otros elementos y polvo. Se origina por:

• Restos del Big Bang
• Explosión de estrellas pequeñas o grandes
• Restos de supernovas

Vida en condiciones extremas

http://sci.esa.int/home/30550-life-in-extreme-conditions/

Indagaciones sobre los orígenes de la vida

http://lunarexploration.esa.int/intro

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Lista de objetos del Sistema Solar

1. Europa
2. Encélado
3. Titán
4. Exterior de la Estación Espacial Internacional
5. Luna
6. Marte
7. Venus
8. Mercurio

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Muerte de la estrella

Estrella pequeña (Sol)

Libera material de las capas superficiales al espacio. Se queda una enana blanca (tamaño aprox. Tierra) en el centro y una nebulosa planetaria alrededor.

Estrella grande

Ocurre una SUPERNOVA: Una gran explosión que libera gran cantidad de luz y una nebulosa de gran variedad de elementos. Se queda una estrella de neutrones llamada PÚLSAR. Gira muy rápido y emite luz solo por los polos (faro).

Estrella masiva

AGUJERO NEGRO: Se comprimen tanto que la gravedad es infinitamente alta. No escapa ni la luz. En el centro se encuentra el Punto singular y alrededor el Horizonte de eventos ( punto de no retorno).

Muerte de la estrella

• Pequeñas (Sol)
• Aumenta de volumen la capa superficial.
• Libera materia estelar al espacio
• En el centro => Enana blanca (tamaño = Tierra).
• Alrededor => Nebulosa planetaria.
• Grandes
• Se forma una gran explosión => SUPERNOVA
• Se libera gran cantidad de luz.
• Se forma una nebulosa con gran variedad de elementos.
• Gigantes
• Se forma un AGUJERO NEGRO.
• Colapsan tanto que la densidad es extremadamente alta. No escapa ni la luz a su gravedad.
• Partes:
• Agujero negro o punto singular
• Horizonte de eventos

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Estrellas

No se encuentran solas

Parte del material de gas y polvo forma un disco giratorio que rodea a la estrella y puede generar un sistema planetario. Cuando se consuma el H, empezará la muerte de la estrella.

El disco de polvo y gas alrededor de la joven estrella AB Aurigae enmarca el lugar, cerca del centro de la imagen (en amarillo muy brillante) donde los científicos creen que se está formando un nuevo planeta.

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