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En la ciencia planetaria , la diferenciación planetaria es el proceso de separar diferentes componentes de un cuerpo planetario como consecuencia de su comportamiento físico o químico, donde el cuerpo se desarrolla en capas de composición distinta; los materiales más densos de un planeta se hunden hacia el centro, mientras que los materiales menos densos suben a la superficie, generalmente en un océano de magma . Tal proceso tiende a crear un núcleo y un manto . A veces, se forma una corteza químicamente distinta en la parte superior del manto. El proceso de diferenciación planetaria se ha producido en planetas, planetas enanos , el asteroide 4 Vestay satélites naturales (como la Luna ).
Calefacción [ editar ]
Cuando el Sol se encendió en la nebulosa solar , el hidrógeno , el helio y otros materiales volátiles se evaporaron en la región a su alrededor. El viento solar y la presión de la radiación obligaron a estos materiales de baja densidad a alejarse del Sol. Las rocas, y los elementos que las componen, fueron despojados de sus atmósferas tempranas, [ cita requerida ] pero ellos mismos permanecieron, para acumularse en protoplanetas .
Los protoplanetas tenían concentraciones más altas de elementos radiactivos al principio de su historia, cuya cantidad se ha reducido con el tiempo debido a la desintegración radiactiva . El calentamiento debido a la radiactividad, los impactos y la presión gravitacional derritió partes de los protoplanetas a medida que crecían hasta convertirse en planetas . En las zonas fundidas, era posible que los materiales más densos se hundieran hacia el centro, mientras que los materiales más ligeros subían a la superficie. Las composiciones de algunos meteoritos ( acondritas ) muestran que la diferenciación también tuvo lugar en algunos asteroides (por ejemplo, Vesta ), que son cuerpos parentales de los meteoroides. El isótopo radiactivo de vida corta 26 Alfue probablemente la principal fuente de calor. [1] [2]
Cuando los protoplanetas acumulan más material, la energía del impacto provoca un calentamiento local. Además de este calentamiento temporal, la fuerza gravitacional en un cuerpo suficientemente grande crea presiones y temperaturas que son suficientes para fundir algunos de los materiales. Esto permite que las reacciones químicas y las diferencias de densidad se mezclen y separen materiales, [ cita requerida ] y que los materiales blandos se extiendan sobre la superficie.
En la Tierra , un gran trozo de hierro fundido es lo suficientemente más denso que el material de la corteza continental para abrirse paso a través de la corteza hasta el manto . [ Citación necesaria ] en el sistema solar exterior un proceso similar puede tener lugar, pero con materiales más ligeros: pueden [ citación necesaria ] ser hidrocarburos tales como metano , agua como líquido o hielo, o congelado dióxido de carbono .
Diferenciación química [ editar ]
Aunque los materiales a granel se diferencian hacia afuera o hacia adentro según su densidad, los elementos que están químicamente ligados en ellos se fraccionan según sus afinidades químicas, "arrastrados" por los materiales más abundantes con los que están asociados. Por ejemplo, aunque el elemento raro uranio es muy denso como elemento puro, es químicamente más compatible como oligoelemento en la corteza ligera rica en silicatos de la Tierra [ cita requerida ] que en el núcleo metálico denso.
Diferenciación física [ editar ]
Separación gravitacional [ editar ]
Los materiales de alta densidad tienden a hundirse a través de materiales más ligeros. Esta tendencia se ve afectada por las resistencias estructurales relativas, pero dicha resistencia se reduce a temperaturas en las que ambos materiales son plásticos o fundidos. El hierro , el elemento más común que probablemente forma una fase de metal fundido muy densa, tiende a congregarse hacia los interiores planetarios. Con él, muchos elementos siderófilos (es decir, materiales que se alean fácilmente con hierro) también viajan hacia abajo. Sin embargo, no todos los elementos pesados hacen esta transición, ya que algunos elementos pesados calcófilos se unen a compuestos de óxido y silicato de baja densidad, que se diferencian en la dirección opuesta.
Las principales zonas de composición diferenciada en el Tierra sólida son la muy densa metálica rica en hierro núcleo , el menos denso de silicato de magnesio rica en manto y la relativamente fino, ligero corteza compuesta principalmente por silicatos de aluminio , sodio , calcio y potasio . Aún más livianas son la hidrosfera líquida acuosa y la atmósfera gaseosa rica en nitrógeno .
Los materiales más ligeros tienden a subir a través del material con mayor densidad. Pueden adoptar formas en forma de cúpula llamadas diapiros al hacerlo. En la Tierra, las cúpulas de sal son diapiros de sal en la corteza que se elevan a través de la roca circundante. Los diapiros de rocas de silicato de baja densidad fundidas, como el granito, son abundantes en la corteza superior de la Tierra. La serpentinita hidratada de baja densidad formada por la alteración del material del manto en las zonas de subducción también puede subir a la superficie como diapiros. Otros materiales hacen lo mismo: los volcanes de lodo proporcionan un ejemplo de baja temperatura cerca de la superficie .
Moon's KREEP [ editar ]
En la Luna, se ha encontrado un material basáltico distintivo que tiene un alto contenido de "elementos incompatibles" como potasio , elementos de tierras raras y fósforo, y a menudo se lo denomina con la abreviatura KREEP . También tiene un alto contenido de uranio y torio . Estos elementos están excluidos [ cita requerida ] de los principales minerales de la corteza lunar que cristalizaron en su océano de magma primigenio , y el basalto KREEP puede haber quedado atrapado como una diferencia química entre la corteza y el manto, con erupciones ocasionales en la superficie. .
Fusión y cristalización fraccionarias [ editar ]
El magma en la Tierra se produce por el derretimiento parcial de una roca fuente, finalmente en el manto . La masa fundida extrae una gran parte de los "elementos incompatibles" de su fuente que no son estables en los principales minerales. Cuando el magma se eleva por encima de una cierta profundidad, los minerales disueltos comienzan a cristalizar a presiones y temperaturas particulares. Los sólidos resultantes eliminan varios elementos de la masa fundida y, por lo tanto, la masa fundida se agota de esos elementos. El estudio de oligoelementos en rocas ígneas nos brinda información sobre qué fuente se derritió y cuánto para producir un magma, y qué minerales se han perdido por el derretimiento.
Difusión térmica [ editar ]
Cuando el material se calienta de manera desigual, el material más liviano migra hacia zonas más calientes y el material más pesado migra hacia áreas más frías, lo que se conoce como termoforesis , termomigración o efecto Soret . Este proceso puede afectar la diferenciación en las cámaras de magma .
Diferenciación por colisión [ editar ]
Tierra 's Luna probablemente se formó fuera de salpicado de material en órbita por el impacto de un cuerpo de gran tamaño en la Tierra primitiva. [ cita requerida ] La diferenciación en la Tierra probablemente ya había separado muchos materiales más livianos hacia la superficie, por lo que el impacto eliminó una cantidad desproporcionada de material de silicato de la Tierra y dejó atrás la mayoría del metal denso. La densidad de la Luna es sustancialmente menor que la de la Tierra, debido a la falta de un gran núcleo de hierro. [ cita requerida ]
Diferencias de densidad en la Tierra [ editar ]
En la Tierra , los procesos de diferenciación física y química llevaron a una densidad de la corteza de aproximadamente 2700 kg / m 3 en comparación con la densidad de 3400 kg / m 3 del manto de composición diferente justo debajo, y la densidad promedio del planeta en su conjunto es de 5515 kg. / m 3 .
Teorías de la formación del núcleo [ editar ]
- Catástrofe de hierro
- Modelo de lluvia
Ver también [ editar ]
- Diferenciación núcleo-manto
Notas [ editar ]
- ↑ de Pater, I. y Lissauer, JJ 2001. Planetary Sciences, Cambridge Univ. Prensa.
- ^ Prialnik D., Merk R., 2008. Crecimiento y evolución de pequeños cuerpos helados porosos con un código de evolución térmica de rejilla adaptativa. I. Aplicación a los objetos del Cinturón de Kuiper y Encelado. Ícaro 197: 211-220.
