dijous, 5 de desembre del 2013

L'origen i formació de la Terra

En el principi, tot era foscor. No hi havia res, no hi havia matèria, no hi havia energia, no hi havia espai, no hi havia temps. Res. Bé, en realitat sí que hi havia alguna cosa. Un punt, una singularitat espai-temporal, tant petita com la milionèsima part d'un mil·límetre on es concentrava tota la matèria i energia. Un punt increïblement dens i calent, que concentrava tot l'univers. Un lloc que havia de ser l'origen de tot allò que coneixem.
I què va passar? Per algun motiu que no es coneix encara, l'estabilitat va esdevenir en la inestabilitat, l'ordre en el caos. Aquest punt, tant i tant petit es va començar a expandir. Com si fos un globus que inflem, l'univers es va anar fent cada cop més gran, l'energia que contenia es va anar refredant, la pressió va disminuir i la matèria que contenia va esdevenir en un plasma format per quarks i gluons, les partícules més elementals que es coneixen, aquelles que formen tota la matèria que ens envolta.
Aquestes partícules es van combinar per formar protons i neutrons, amb el temps, aquestes van formar els primers nuclis de deuteri (hidrogen) i heli. A mesura que l'univers es refredava, van aparèixer zones d'alta densitat on els primers elements es condensaven per formar núvols de matèria. Com més dens es fessin aquests núvols, més gravetat adquirien, recordem que la gravetat va lligada a la quantitat de matèria. O sigui que van aparèixer llocs a l'espai on la gravetat és feia més i més important, i com més elevada més capacitat per condensar matèria, per augmentar la pressió, per elevar la temperatura. Va ser llavors quan es van formar els primers estels, els primers sistemes estelars i les primeres galàxies que continuaven separant-se unes de les altres. Madurant, fent-se cada cop més grans.

A mesura que l'univers es feia més i més gran, els estels es formaven i es destruïen. Els grans forns de l'univers, les grans fàbriques de matèria proveïen l'espai de nous elements, amb nuclis cada cop més grans, amb propietats diverses. Aquesta nova matèria va poblar l'univers formant núvols amb propietats diferenciades que havien d'esdevenir en els primers planetes rocosos que orbitarien al voltant d'estels més grans, atrets per la seva forta gravetat. Els primers sistemes planetaris van ser viables. El nostre sistema solar va ser possible. I el Big Bang va ser la clau.


L'edat i l'origen de la Terra va ser un concepte molt discutit durant centenars d'anys. Fins a les primeres observacions sobre l'expansió estel·lar a principis del segle XX i l'arribada d'Einstein amb la seva teoria de la relativitat, l'immobilisme va ser la pauta dominant. Els científics creien que l'univers sempre havia estat tal i com l'observaven. Tenien clar que havia d'haver-se format en algun moment del passat però no tenien clar com havia estat i en general pensaven que era molt més jove del que és en realitat. Les últimes estimacions diuen que l'univers es va formar fa uns 13 Milions d'Anys.
I com podem estar segurs que aquest és el relat encertat?
Bé, existeixen proves que recolzen clarament aquesta teoria, tot i que encara queden certs punts foscos. D'una banda l'expansió estel·lar és un fet hores d'ara indiscutible, ja que es va observar per primera vegada a principis del segle XX i des de llavors s'ha pogut observar amb molta més precisió centenars de vegades. D'altra banda, si hi va haver una explosió, havia de quedar una energia residual que fos un vestigi d'aquest fet tant important. En 1965 es va descobrir una radiació de fons de microones que es podia mesurar en absolutament totes les direccions de l'univers i que no tenia cap altre explicació possible. Si sumem aquestes dues proves, a la quantitat d'elements primordials que hi ha a l'univers i la distribució actual que presenta la matèria en l'univers, el Big Bang és l'única possibilitat viable.
El desenvolupament d'aquesta teoria més l'aprofundiment en el coneixement de la formació de galàxies i sistemes planetaris va acabar amb la discussió sobre l'edat de la Terra.

Aquestes discussions provenien de segles anterior, aquells en els que s'intentava descobrir l'edat de la Terra. Fins al segle XVIII es creia que el nostre planeta només tenia uns quants milers d'anys d'antiguitat. Es basaven en els estudis bíblics sobre el llibre del Gènesi, una idea discutida per geòlegs i biòlegs de tot el món però àmpliament acceptada. Els geòlegs no aconseguien unificar els processos que observaven, tant lents, amb un càlcul tant curt. Alguns van intentar calcular l'edat basant-se en la velocitat de deposició dels sediments o en la velocitat d'erosió. Però aquests càlculs no eren concordants. Hutton en 1795 es va atrevir a dir que la terra devia tenir centenars o milers d'anys. Amb aquestes estimacions Lyell va desenvolupar dues idees fonamentals que havien de modificar completament el pensament de geòlegs i naturalistes de l'època:
  • Actualisme: els processos que es donen en l'actualitat són els mateixos que s'han donat en el passat. No hi ha raons per pensar que el que està passant ara no hagi passat abans.
  • Uniformitarisme: Els processos que han generat el relleu són processos lents que han transcorregut durant molt de temps.
Basant-se en aquestes dues idees, Charles Darwin va arribar a desenvolupar la seva teoria de l'evolució que també plantejava dubtes sobre l'edat de la Terra, ja que si els canvis en les espècies eren tant lents, quant de temps va caldre per passar d'un organisme unicel·lular a un de plurcel·lular actual?
Un altre estimació la va proposar William Thomson (lord Kelvin) que va estimar l'edat de la terra en 90 milions d'anys, ja que es basava en la idea que si en el principi la Terra havia estat una bola de foc incandescent, només podia haver estat aquest temps el que trigués a refredar-se. Però aquesta idea tampoc concordava amb les mesures de Lyell i altres naturalistes Thomas Huxley.
Res donava una edat que expliqués els processos geològics, l'evolució i el refredament. No va ser fins el descobriment de la radioactivitat, per part de Henri Becquerel i Pierre i Marie Curie, a principis del segle XX que es van poder fer estimacions concordants sobre l'edat de la Terra gràcies a la datació absoluta que la van estimar en 4500Ma. Actualment, les últimes mesures l'estimen en 4470Ma.
Així doncs, durant el segle XX es van fer una sèrie de descobriments que determinaren l'origen i l'edat de la Terra i com a conseqüència de l'univers.

El nostre sistema solar es va formar fa uns 4500Ma a partir d'un núvol de pols i energia còsmica fruit de la desintegració d'un estel previ, suficientment massiu com per formar elements pesats com el Ferro o l'Urani. L'addició continua de matèria cap al centre del sistema va augmentar la gravetat i va proporcionar un moviment giratori que ajudava a la condensació de més i més material. El disc de pols va continuar girant fins a formar una sèrie d'anells que a la llarga formaren els diferents planetes. La part interior del sistema solar va atreure tots els elements lleugers, com l'hidrogen i l'heli per acabar formant el nostre Sol. Així doncs, els planetes interiors són rocosos perquè tots els elements lleugers se'ls va quedar el Sol, mentre que els planetes exteriors són gasosos perquè la gravetat solar no va poder capturar aquells materials.

I la Lluna? Com es va formar el nostre satel·lit?
Bé, existeixen diverses teories que expliquen la seva formació:
  • D'una banda alguns científics creuen que en els primers estadis de formació del Sistema Solar, la gravetat de la Terra va capturar un asteroide que orbitava al voltant del Sol. Aquesta teoria però no explica perquè la Lluna té la mateixa composició que l'escorça terrestre.
  • Un altre teoria explica que durant els primers estadis de formació del planeta, la Terra va expulsar part del seu material degut a la força centrípeta i amb aquest material es va formar la Lluna. Aquesta teoria explica en part la composició de la Lluna però no acaba de tenir consistència, ja que no explica perquè la Terra va expulsar aquesta quantitat de material.
  • La teoria més acceptada actualment és que durant els primers estadis de formació de la Terra, un planetoide de la mida aproximada de Mart, va xocar contra la Terra. Aquest xoc catastròfic va expulsar gran quantitat de material a l'espai. La matèria més densa es va enfonsar cap al nucli del nostre planeta mentre que els elements menys densos es condensaren a l'exterior formant el cos lunar que va quedar orbitant al voltant de la Terra. Aquest fet també explica el perquè l'eix de la Terra està inclinat 23º respecte el pla de l'eclíptica.

La història del nostre planeta es complexa però interessant i ha estat condicionada en gran mesura per la història del nostre univers. Però encara hi ha motles preguntes per contestar.

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada