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MONOGRAFIA ACERCA DE LA GEOLOGIA...

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GEOLOGÍA UNIVERSO

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1. TEORIAS SOBRE SU ORIGEN

1.1.

EVOLUTIVAS

1.1.1. Teoría del Big Bang (teoría de la gran explosión) Teoría propuesta en 1948 por Georges Lemaître (Sacerdote Belga, astrónomo y profesor de física en la sección Francesa de la Universidad Católica de Lovaina), apoyada y desarrollada por George Gamow (Físico ucraniano, nacionalizado estadounidense). La materia en el Big Bang, era una bola de fuego más pequeña que un átomo, diez billones de billones de veces más caliente que el núcleo sol con una concentración millones de veces más pequeña que la punta de un alfiler, en un momento dado explota y así generando su expansión en todas las direcciones y creando lo que conocemos como universo.

1.1.2. Teoría del universo estacionario Teoría formulada en 1948 por Hermann Bondi y Thomas Gold, y posteriormente aplicada por Freed Hoyle. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio. La versión perfecta de este principio incluye el tiempo como variable por la cual el universo no solamente presenta el mismo aspecto desde cualquier punto sino también en cualquier instante de tiempo, siendo sus propiedades generales constantes tanto en el espacio como en el tiempo. El origen del universo estacionario se remonta al infinito hacia el pasado con un ritmo de expansión exponencial. El ritmo de expansión tiende a cero cuando el tiempo tiende a menos infinito, y tiende a infinito cuando el tiempo tiende a infinito. 1.1.3. Teoría del universo oscilatorio (Teoría del universo cíclico)

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Teoría del universo oscilatorio o pulsante, propuesta por Richard Tolman (profesor de fisicoquímica y física matemática en el Instituto Tecnológico de California) en 1948. El universo sufre una serie infinita de oscilaciones, la cual pasa por una fase de expansión (Big Bang) y contracción (Big Crunch) 1.1.4. Teoría del universo inflacionario (Teoría de le inflación cósmica) Teoría propuesta por Alan Guth (físico y cosmólogo estadounidense. Investigador del MIT) en 1970. Esta teoría supone que una fuerza única se divide en las cuatro que ahora conocemos

(Las

cuatro

fuerzas

fundamentales

del

universo:

gravitatoria,

electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil), provocando el origen del universo. El empuje inicial duro un tiempo prácticamente inapreciable, pero fue tan violenta que, a pesar de que la atracción de la gravedad frena las galaxias, el Universo todavía crece 1.1.5 Teoría del universo Oscilante (Teoría del universo cíclico) Esta teoría es sostenida por el Físico Alexander Friedman (Universidad de Petrogrado), quien nos muestra un universo en indefinidas expansiones y contracciones. En los actuales momentos nos encontramos en una fase de expansión, la cual habría sido precedida por una evolución de contracción y será seguida por una evolución similar.

2. HIPOTESIS SOBRE EL FIN DEL UNIVERSO A) ABIERTO Si la densidad de materia y energía es muy baja, el Universo se curvará hacia afuera. Tendrá la forma de una silla de montar. Será un Universo infinito, en infinita expansión. La gravedad será tan débil que no podrá haber estrellas, ni planetas, ni siquiera átomos. La materia se separará y se desintegrará hasta quedar reducida a partículas elementales. Ya que el universo se extenderá de forma impresionante. El Universo se enfriaría ya que una teoría menciona que “si el universo incrementa su tamaño la temperatura disminuirá en igual magnitud” es una simple relación 3

inversamente proporcional en consecuencia se conoce que cuando el universo haya crecido de forma imparable la temperatura de este tendrá valores muy bajos inimaginables por lo tanto este final todo el universo se congelara a esto se llama Big Freeze.

B) CERRADO Un universo cerrado es el que contiene suficiente materia como para frenar su expansión por la fuerza de la gravedad, de forma que, al llegar a cierto límite, empiece a contraerse. En lugar de morir por enfriamiento, un Universo Cerrado acaba convertido en una bola de fuego que se comprime mediante el llamado Big Crunch. En esta hipótesis en el que se refiere al lado negativo Big Bang, el espacio desaparece y el tiempo se detiene. Este "Universo Cerrado" parte de la teoría de la relatividad de Albert Einstein y la densidad de la materia contenida en el cosmos. Si se alcanza la denominada densidad crítica el universo, en un momento concreto detendría su expansión y comenzaría su contracción: Sin embargo, de no alcanzarse la susodicha densidad crítica, irremediablemente el espacio continuaría su expansión por tiempo infinito y nos encontraríamos en el modelo denominado Universo Abierto y esta hipótesis estaría pues, carente de todo sentido.

C) PLANO Si la densidad media del universo es exactamente igual a la densidad crítica, entonces la geometría del universo es plana: como en la geometría euclidiana, la suma de los ángulos de un triángulo es 180 grados y las líneas paralelas nunca se encuentran. Sin energía oscura, un universo plano se expande para siempre, pero a una tasa continuamente desacelerada: la tasa de expansión se aproxima asintóticamente a cero. Con energía oscura, la tasa de expansión del universo es inicialmente baja, debido al efecto de la gravedad, pero finalmente se incrementa. El destino final del universo es el igual que en un universo abierto, la muerte caliente del universo, el "Big Freeze" o el "Big Rip". 4

D) BIG CRUNCH La historia del Big Bang podría ser en sí misma la historia de un colapso y su desenlace lógico. En nuestra hipótesis no podemos admitir un Big Bang sin un Big Crunch anterior. La densidad de este cuerpo, al que denominaremos “masa total” para expresar que representa en realidad a toda la materia y energía existente en el Universo, tiende a infinito al no existir ninguna energía compensatoria que contrarreste su propia fuerza gravitatoria. Su energía gravitatoria es tan elevada que impide la salida de luz (teoría de la relatividad general) así como cualquier tipo de radiación que pudieran demostrar su existencia y convirtiendo a esta masa total en un gigantesco agujero negro que encierra en sí mismo toda la energía existente en el Universo. En la fase de contracción, las galaxias han resultado literalmente “tragadas” por la masa total en un violento proceso de "Big Crunch" provocando colisiones y transformando toda la energía cinética de dichos choques en energía calorífica, energía que a su vez ha sido absorbida por la gigantesca y superdensa bola, probablemente en estado ya incandescente o gaseoso antes de entrar en colapso debido a las enormes temperaturas de billones de grados centígrados. La masa total, durante la fase final de contracción, ha absorbido ya la totalidad de galaxias del Universo actuando a modo de acumulador energético e incrementando de forma progresiva su energía potencial, su temperatura y su densidad, alcanzando valores próximos a infinito, difícilmente sostenibles y de inestabilidad. En el tramo final de la fase de contracción, el colapso de esta masa acaba desembocando ya en un enorme agujero negro que impide la salida de la luz y de cualquier forma de radiación pero que de forma irremediable continúa contrayéndose. Finalmente, como consecuencia de las insostenibles variables de presión y temperatura próximas a infinito, en un punto de “singularidad” física manifiesta, una macro-explosión termonuclear de dimensiones inimaginables (Big Bang) acabarán convirtiendo toda esa cuasi infinita energía potencial en cinética e impulsando en el futuro a toda la materia del Universo en forma de gas.

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E) FASE EXPANSIVA Dicha fase da comienzo justo en el momento de la macro-explosión cósmica (Big Bang). Una explosión en la que se liberó toda la energía existente en el Universo, en forma de materia gaseosa y energía cinética. Desintegrada la masa total del Universo por una explosión de magnitud difícilmente asimilable (Big Bang), esta materia de diversa composición que formarán los planetas, las estrellas y el polvo cósmico de las galaxias, es impulsada de forma expansiva durante miles de millones de años. El Universo comienza su expansión y con ella su crecimiento. Siguiendo la analogía del fúsil en el que la pólvora transforma toda su energía potencial en energía cinética del proyectil, en el momento del estallido, esta macro explosión transforma toda la energía potencial acumulada en el Gran Agujero Negro en energía cinética, transfiriéndose ésta a la materia gaseosa destinada a formar los billones de galaxias de nuestro Universo y expandiéndola durante miles de millones de años (13700 millones de años hasta el día de hoy), pero con una desaceleración constante motivada por la propia fuerza gravitatoria del Universo. La energía cinética de las galaxias provocadas por el Big Bang y responsable de la fase expansiva, está sometida desde sus inicios a una constante fuerza gravitatoria originada por el propio Universo, una fuerza que frena y contrarresta la energía expansiva hasta que llegue a anularla igualándola a cero. Alcanzado dicho punto, las galaxias llegan al límite expansivo del Universo (en analogía al extremo del recorrido del péndulo) iniciándose desde ese momento una nueva contracción del universo a su punto de origen.

F) FASE DE CONTRACCION Dicha fase conduciría a la Gran Implosión o Big Crunch. La fuerza gravitatoria ejercida desde el centro de gravedad del Universo sobre toda su materia de forma constante y desde el mismo momento del Big Bang, podría estar frenando y contrarrestando continuamente a la fase expansiva, tal y como demuestra el hecho de que, al parecer, esta expansión se encuentre en fase de deceleración. Es probable que la fuerza gravitatoria no sea capaz por sí sola de frenar dicha expansión, pero no podemos obviar que el continuo enfriamiento del Universo motivado, por un lado, por 6

su propia expansión y por otro lado por el agotamiento de sus combustibles nucleares, podrían contribuir de forma determinante a bloquear la expansión. Al reducir y anular finalmente la energía cinética expansiva de las galaxias igualando dicha energía cinética a cero y comenzando en ese punto la atracción de las galaxias hacia el centro de gravedad, iniciándose de forma irremediable la fase de contracción. Las galaxias del Universo, una vez alcanzado el límite expansivo iniciarían desde ese momento una inversión en el sentido de sus trayectorias comenzando el viaje de retorno hacia el punto cero o punto de origen, situado en el que podríamos denominar centro de gravedad universal.

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SISTEMA SOLAR TEORIAS  Teoría de la fragmentación. GEORGE LOUIS LECLERC (1748): Plantea que los planetas se formaron como consecuencia de la colisión de una gran masa con el sol, que dio como resultado la formación de burbujas de materia que fueron arrojadas al espacio y que llegaron a constituir posteriormente los planetas.

INESTABILIDAD DE JEANS: La teoría de la fragmentación y colapso gravitatorio de nubes

moleculares

por

su

propia gravedad fue

desarrollada

por James

Jeans alrededor del año 1902 y aunque en la actualidad los procesos de formación estelar se conocen con mucha mayor precisión teoría de Jeans constituye una buena primera aproximación. Jeans calculó que bajo determinadas condiciones una nube molecular podía contraerse por atracción gravitatoria. Solo hacía falta que fuera lo suficientemente masiva y fría. Una nube estable, si se comprime, aumenta su presión más rápidamente que su gravedad y retorna espontáneamente a su estado original. Pero si la nube supera cierta masa crítica entonces se estabilizará toda y colapsará en todo su volumen. Éste es el motivo por el cual las inestabilidades suelen producirse en las nubes más grandes dando lugar a brotes intensos de formación estelar.

 Teoría de las partículas. Formulada por Kant en 1755, sostiene que las partes del Sistema Solar son el resultado de la condensación de una nube giratoria, difusa de polvo y gas.

 Teoría de las nebulosas.

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Laplace, en 1796, partió de la hipótesis de que en un periodo remoto una nebulosa de polvo y gas en contracción, de diámetro de 150 millones años luz, giraba lentamente en el espacio, a medida que se enfriaba y se comprimía aumentó su velocidad rotacional, de tal manera que la fuerza centrífuga superó a la fuerza gravitacional y provocó la separación de un anillo de la región ecuatorial del cuerpo original. Esta nebulosa fue encogiéndose hasta que diez anillos se separaron, nueve de ellos se condensaron para formar los planetas y uno se rompió en masas pequeñas y formó los planetoides. Posteriormente, la masa central de la nebulosa se condensó para dar origen al Sol. Esta teoría es, matemáticamente, insostenible, pues no explica la distribución del momento angular en el Sistema Solar. Los planetas poseen alrededor del 98% del total del momento angular y el Sol solamente el dos por ciento.

 Teoría de Darwin. En 1850 Charles Darwin sostuvo que una nube original de meteoritos de distintos tamaños chocaba continuamente y que al hacerlo su atracción gravitatoria tendía a mantenerlos unidos. Como las partículas mayores poseían una atracción gravitatoria mayor que las pequeñas, pronto unos pocos centros de condensación dejaron atrás a los otros, así se formaron el Sol y los planetas.

 Teoría de la disrupción de mareas. Fue Propuesta por James Hopwood Jeans y Harold Jeffreys en 1914. En este se modificaron la hipótesis planetecimal, planteando que la atracción gravitatoria de una estrella que paso junto al sol en su forma primitiva, genero una colisión sobre el cual se levantaron mareas. Donde la materia fue arrancada del flujo de las mareas en forma gaseosa y a elevada temperatura para que posteriormente formar

los

planetas

y

otros

cuerpos

celestes

al

enfriarse.

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Fig. Esquema de la Teoría De La Disrupción De Mareas

 Teoría de supernova.

Es una explosión estelar que puede manifestarse de forma muy notable, incluso a simple vista, en lugares de la esfera celeste donde antes no se había detectado nada en particular. La clasificación de las supernovas tiene razones históricas, y nació de los primeros intentos, por parte de los astrónomos, de comprenderlas; es así como se empezó agrupándolas de acuerdo a las líneas de absorción de diferentes elementos químicos que aparecen en sus espectros. La primera clave para la división es la presencia o ausencia de hidrógeno. La explosión de supernova provoca la expulsión de las capas externas de la estrella por medio de poderosas ondas de choque, enriqueciendo el espacio que la rodea con elementos pesados. Los restos eventualmente componen nubes de polvo y gas. Cuando el frente de onda de la explosión alcanza otras nubes de gas y polvo cercanas, las comprime y puede desencadenar la formación de nuevas nebulosas solares que originan, después de cierto tiempo, nuevos sistemas estelares (quizá con planetas, al estar las nebulosas enriquecidas con los elementos procedentes de la explosión).

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Estos residuos estelares en expansión se denominan remanentes y pueden tener o no un objeto compacto en su interior. Dicho remanente terminará por diluirse en el medio interestelar al cabo de millones de años. Un ejemplo es RCW 86. Las supernovas pueden liberar varias veces 1044 J de energía. Esto ha resultado en la adopción del foe (1044 J) como unidad estándar de energía en el estudio de supernovas. Las estrellas muy grandes explotan en las últimas etapas de su rápida evolución, como resultado de un colapso gravitacional. Cuando la presión creada por los procesos nucleares, ya no puede soportar el peso de las capas exteriores y la estrella explota. Se le denomina supernova de Tipo II. Una supernova de Tipo I se origina de modo similar a una nova. Es un miembro de un sistema binario que recibe el flujo de combustible al capturar material de su compañero. De la explosión de una supernova quedan pocos restos, salvo la capa de gases que se expande. Un ejemplo famoso es la nebulosa del Cangrejo; en su centro hay un púlsar, o estrella de neutrones que gira a gran velocidad. REMANENTES DE SUPERNOVA: A partir de la explosión. Este remanente está rodeado por una onda de choque expansiva que barre todo a su alrededor y choca durante su paso La estrella de neutrones: También llamados Pulsares, se forman cuando el hundimiento del núcleo se detiene a consecuencia de los neutrones, que se desplazan sin rumbo debido a las altas temperaturas. Agujeros negros: Conlleva a que la densidad de la estrella sea increíblemente alta, provocando que colapse, a partir de esto se forman los agujeros negros. Entre más densidad de luz exista, más grande será el agujero negro.

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 Teoría de acrecimiento.

Es un término que se utiliza para nombrar el crecimiento de un cuerpo por agregación de cuerpos menores. La teoría de la acreción planetaria fue propuesta por el geofísico ruso Otto Schmidt en 1944. Actualmente la teoría explica como las estrellas, los planetas y ciertos satélites se formaron a partir de una nebulosa. Que los planetesimales se formarán por acreción de partículas formadas por condensación o, más exactamente, sublimación inversa es menos aceptado. Explica que los planetas se crearon de manera al tamaño mediante la acumulación de polvo cósmico. Este proceso generó un inmenso calor interior que fundió el polvo cósmico que, de acuerdo con los geólogos, provoco la erupción de los volcanes. Su

manera

de

posibilidad

de

que

al

formarse

la

corteza

tenía

una

elevada temperatura por lo que se encontraba fundida y era semilíquida. Pero al enfriarse permitió que el vapor de agua , que por vulcanismo procedía de su interior. Se condensara y empezara a formar los océanos junto con el agua de las torrenciales lluvias. La emanación de los gases de su interior posiblemente originó una atmósfera.

HIPOTESIS.

 Hipótesis Planetesimal. Planteado por Thomas CH. Chamberlain y Forest Ray Moulton En1905. Propusieron la hipótesis planetecimal que explica el origen de los planetas como resultado de una cuasi colisión entre nuestro sol y otra estrella. Este encuentro habría arrancado materia gaseosa de ambas estrellas que después se habrían condensado formando así pequeños planetecimales (fragmentos pequeños de polvo) y estos a su vez formaron planetas. Es asi que esta hipótesis trata de salvar la incompatibilidad que presenta la hipótesis nebular. 12

Fig. Esquema de la Hipótesis Planetecimal

 Hipótesis Polvo del Cósmico. Según las teorías astronómicas actuales, las galaxias tuvieron su origen en grandes conglomerados de gas y polvo cósmico que giran lentamente, fragmentándose en vórtices turbulentos y condensándose en estrellas. En algunas regiones donde la formación de estrellas fue muy activa, casi todo el polvo y el gas fue a parar a una estrella u otra. poco a nada de este material quedo en el espacio intermedio. Esto es cierto para los cúmulos globulares, las galaxias elípticas y el núcleo central de las galaxias espirales. Dicho proceso fue mucho menos eficaz en las afueras de las galaxias espirales. Las estrellas se formaron en números mucho menores y sobro mucho polvo y mucho gas. El polvo interestelar o polvo cósmico que se halla presente en cantidades mucho más pequeñas, se compone de partículas diminutas, pero mucho más grandes que átomos o moléculas, y por lo tanto deben contener átomos que no son ni del hidrogeno ni de helio. El tipo de átomo más común en el universo , después del hidrogeno y del helio, es el oxígeno el cual puede combina...