Fråga:
Hur och varför bildades haven på jorden men inte på andra planeter?
Kenshin
2014-04-16 10:55:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jorden är den enda planeten i vårt solsystem som har stora mängder vatten på sig. Varifrån kom detta vatten och varför finns det så mycket vatten på jorden jämfört med alla andra planeter i solsystemet?

Finns det inte mer vatten på en av Jupiters månar? Ja, [Europa] (http://io9.com/theres-more-water-on-jupiters-moon-europa-than-there-5913104).
@naught101, Jag hänvisade inte till månar i min fråga jag hänvisade till planeter.
Jag förstår inte varför processen skulle vara annorlunda. Det finns också sannolikt planeter i andra solsystem med ytvattenhav, så ett mer allmänt svar kan vara ganska användbart.
+1 för att korrekt hänvisa till planetens namn som jorden, inte * jorden *. Precis som vi inte säger * Mars. :)
kom ihåg att alla fyra gasjättarna har mycket vatten.
Man tror faktiskt att både Venus och Mars hade hav precis som jorden men att de gick bort över tiden av olika skäl. Venus var oerhört vulkanisk och CO2 och andra vulkaniska gaser fortsatte att bygga en tjock atmosfär och vattnet avdunstade helt enkelt till atmosfären. Med Mars hade det att göra med att magnetfältet stängdes av och exponerade allt för solvinden och eftersom det bara hade 1/10 av allvaret på jorden hade det redan en tunn atmosfär till att börja med. Vattnet kom till sin tredubbla punkt och antingen avdunstade i rymden eller frös i is.
Fem svar:
#1
+29
Chris Mueller
2014-04-16 21:39:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ditt antagande att det inte finns mycket vatten någon annanstans i solsystemet är felaktigt. Enligt den här artikeln på NASA: s webbplats;

Uppdrag under de senaste åren har vänt vår syn på ett torrt solsystem, vilket har gett ökande bevis på gott vatten från ett stort antal platser.

Kometer från de avlägsna hörnen av vårt solsystem är gjorda av vatten och andra isar. Orbiters, landers och rovers avslöjar Mars som en vattnig värld i det avlägsna förflutna - en värld som idag kan innehålla hela underjordiska hav av fryst vatten.

Det påpekar också att

Jupiters måne Europa har en frusen vattenskorpa som täcker ett tjockt globalt hav. Enligt nuvarande uppskattningar har den dubbelt så mycket vatten som alla jordens hav och floder!

Uppfattningen att resten av solsystemet inte har mycket vatten beror troligen på faktum att jorden är i 'Goldilocks-zonen' där vatten kan existera i alla tre faserna vid planetens yta . Temperaturerna på resten av planeterna i solsystemet är antingen så heta att den bara kan existera i en ångfas eller så kall att den bara kan finnas i is vid ytan eller vätska under.

#2
+24
tobias47n9e
2014-04-16 21:09:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vattnet var redan närvarande när jorden samlade sig ur den ackretionära skivan. Fortsatt utgasning av vulkaner överförde vattnet till atmosfären som var mättad med vatten. Och regn överförde vattnet till ytan.

Jämfört med andra planeter och mindre objekt i solsystemet har jorden en stor fördel. Det är tillräckligt stort för att förhindra att vattenmolekyler lämnar gravitationsfältet, och det har ett magnetfält som förhindrar atmosfärisk erosion (Wikipedia). Detta beror på att jordens yttre kärna är flytande (rörlig laddad vätska = magnetiskt fält). Mars hade förmodligen hav tills dess yttre kärna stelnade så mycket att konvektionen stoppades. Efter att magnetfältet försvann tog några miljoner år av solstrålning bort all atmosfären och haven.

#3
+4
AtmosphericPrisonEscape
2016-01-15 00:02:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En viktig fråga att inse är att vatten måste ha varit mycket rikligt i den protosolära skivan, som Tobias redan sagt. presenteras av en wikimedia-commons-graf:

enter image description here (Sidenote: Dessa överflöd jämförs väl med den reviderade Asplund2009 -abundansen)
Vi tror att dessa siffror är representativa för solens sammansättning, eftersom det bara brinner Helium sedan 4.567 Gyrs. Således antas kompositionen i allmänhet vara primordial, eller vad solsystemet började med.

Låt oss nu föreställa oss den här atomblandningen som ackumuleras runt de unga markplaneterna och fokusera på de vanligaste grundämnena H, He, C, N och O. I ett tjockt planethölje, skyddad av UV, kommer jämviktskemi att in. Sedan kommer mycket $ H_2 $ att bildas, han kommer att förbli inert och C, N, O kommer att försöka reagera med väte, helt enkelt för att antalet möten är mycket högre med det än inom CNO-gruppen. En del CO kommer att bildas, eftersom detta är en mycket stabil molekyl. Men när C blir utarmat och vår protosolära nebulosa har $ C / O \ ca 0,5 $, finns det fortfarande mycket syre kvar. Således kommer det oundvikligen att kombineras till $ H_2O $.

Resultatet är att vi förväntar oss att det verkligen finns mycket vatten runt i planetformande skivor.

Flykten eller förstörelsen av vatten efter denna period är dock uppenbarligen också mycket effektiv, och andra svar har berört kvarhållningen av vatten på jorden. Så i själva verket undrar astronomer för tillfället "vart gick allt vattnet?"

#4
+1
The_Sympathizer
2019-07-22 16:34:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hav bildades på andra steniga planeter - åtminstone Venus och Mars, och dessutom många månar av Jupiter och Saturnus också.

Problemet är de två andra markbundna " uberplanets " som hade oceaner - dvs. ovannämnda Venus och Mars - de förlorade dem, men på ganska olika sätt.

På Venus verkar det som hände ha varit att genom att syntetisera de bästa teorierna och bevisen hittills, när solen ständigt blev varmare som ett resultat av den naturliga huvudsekvensen av stjärnutvecklingen, lämnade planeten i princip beboelig zon. Haven avdunstade och förlorades i rymden. Sättet som fungerar är att när planeten värms upp ökar vattenångans innehåll i atmosfären och en del av den ångan stiger till toppen av atmosfären. Överst börjar UV-flödet att bryta sönder (fotodissociation) vattenmolekylerna, vilket släpper ut väte, som sedan lätt släpper ut eftersom dess gravitoioniseringsenergi är mycket låg (för Venus, med en flyghastighet på 10,36 km / s, är den liknande till jorden - avlägsnande av en $ \ mathrm {H} _2 $ -molekyl, en massa av ~ 3,4 yg, kostar 0,18 aJ eller 1,1 eV, som lätt kan levereras av fotoner , stjärnvind eller andra faktorer. Avskalande framväxande [monoatomiskt] väte, om sådant skulle kunna hända utan molekylisering, tar hälften av detta.). Slutresultatet är en syrerik atmosfär (nästan rent syre) vid mycket högt tryck, även om kemiska reaktioner med berget nedan kan ta bort en del av detta.

Men som ni kanske noterar är den nuvarande atmosfären mestadels koldioxid, med en mycket hög yttemperatur, och även om ovanstående är ganska troligt, måste man undra hur denna atmosfär erhölls. Tja, här är saken. Precis som jorden hade Venus sannolikt plåtektonik tidigt i sin historia när den hade hav. Havsvatten verkar vara en nödvändig komponent i platt-tektonisk aktivitet på planeter åtminstone runt storleken på jorden, som fungerar som ett slags "smörjmedel", och utan den kan platt-tektonik inte fungera. När vattnet väl avdunstat från Venus skulle all tektonik det hade upphört.

Upphörandet av plåtektonik, medan det kanske inte verkar vara så mycket för de oinvigda (så vad? slutar du få jordbävningar?), är faktiskt katastrofalt för denna typ av planet. Du förstår, plattotektonik gör mer än bara att flytta kontinenter, berg och jordbävningar. Vad det mest avgörande gör är att fungera som en slags "släppventil" för värmen som genereras inuti planeten som ett resultat av förfallet av urradionuklider blandade med mantelstenarna (mestadels $ ^ {238} \ mathrm {U} $ ). Det beror på att det vid spridningszoner utstrålar hett mantelmaterial (Island är ett bra jordbundet exempel på var denna process råkar komma över vatten och kan ses med blotta ögat - youtube det om du är för fattig för att resa ), och vid subduktionszoner skapas vulkaner, som i Stillahavsringen av eld på jorden. Det frigjorda materialet överför värmen till atmosfären och blir så småningom utstrålat ut i rymden och därmed kasta den inre värmen. Utan denna process tappas värmen mycket mindre effektivt - i huvudsak bara genom ledning genom marken, vilket är hemskt.

Som ett resultat, när du tappar tektoniken, börjar den radioaktiva värmen byggas inuti det inre och manteltemperaturen börjar stiga avsevärt. Och när det börjar så småningom måste något ge. Och vad som "ger" är inte riktigt välförstått men det verkar vara antingen att tektoniken startar om en "kort" tid "med hämnd", eller att det börjar utbreda basaltiska översvämningsutbrott, eller någon kombination av de två. I vilket fall som helst är resultatet en snabb - i geologisk skala naturligtvis, faktiskt cirka 100 miljoner år - "global resurfacing event" vilket resulterar i endera eller en kombination av total subduktion / omplacering av den gamla skorpan (alltså en betydligt snabbare hastighet av tektonisk rörelse än på jorden - att återvinna all sin skorpa över 100 Myr skulle ta plattrörelser i storleksordningen 20 cm / år, där den snabbaste plattrörelsen [Indien] på senare tid bara var cirka 4-6 cm / år) , eller dess progressiva begravning i flöden som liknar dem från de sibiriska fällorna, troligen från flera ventilkällor, som sträcker sig över en tillräckligt lång tid att åtminstone täcka alla lågtliggende områden. I båda fallen inträffar den utbredda frisättningen av vulkaniska gaser, som huvudsakligen inkluderar koldioxid, och som snabbt omvandlar atmosfären till ett "skenat växthus" -tillstånd som vi ser på planeten idag. Den sista GRE på Venus var färdig på cirka 500 Ma, och det kan ha varit mer innan det till den tid då det senast hade hav, och det är möjligt att den aktuella tjockleken var resultatet av en sådan kedja av episoder istället för bara en .

Haven på Mars, å andra sidan, verkar ha drabbats av en ganska tystare bortgång. I det här fallet verkar det som det största problemet var att planeten helt enkelt var för liten, och orsaken var inte resultatet av yttre förändringar i form av de i solen, utan snarare interna. Som ett resultat av dess brist på storlek och därmed massa fanns det både mindre primärvärme i kärnan och en mindre radionuklidbelastning för att bibehålla den inre temperaturen. Interiören skulle ha svalnat så långt att dess inre järnkärna frös helt, och som stängde av den planetariska magnetiska dynamo, som vi vet existerade tidigare tack vare att det fortfarande finns små områden med "fossiliserad" magnetisering i skorpan på grund av rik koncentrationer av magnetiserbara järnmineraler.

Och detta är ett problem eftersom magnetfältet på en markplanet tjänar syftet att avleda solvinden bort från atmosfären. Utan den slår vinden direkt atmosfären och börjar "sputter" eller blåsa bort den. Mars förlorade därmed sin atmosfär i en komet-svansliknande effekt, och med det gick också haven tack vare det resulterande tryckfallet. Det som återstod var den lilla mängden tung (och därmed svår att ta bort) koldioxid. Inget skenande växthus producerades eftersom den termiska situationen i inredningen var tvärtom - den var inte överhettad utan snarare svalnade den.

I allmänhet, så länge materialet som du bildar planeter från - dvs. stjärns tillväxt - har stora mängder vatten, som vanligtvis är fallet, kommer planeterna att bilda hav tack vare den kemiska differentieringsprocessen som leder till ansamling av en yta reservoar. I många fall kan de faktiskt bilda mycket mer hav som vi har sett genom observation av extrasolära planetariska system med planeter som kan ha "hav" -skikt hundratals km tjocka (tekniskt sett skulle detta bara vara flytande hav ordentligt ner till cirka 100 km eller så - då blir trycket tillräckligt högt (även om det exakta djupet beror på den lokala tyngdkraften) för att frysa vattnet genom kompression [tryck ca 1 GPa, för jämförelse är marianerna på jorden, vid 10 km djup cirka 100 MPa], och resten av skiktet under den punkten är olika högtrycksfaser av is) och därmed inget kalt land. Allt beror på vatteninnehållet i materialet som bildar det, och det är ganska varierande.

(Man kan faktiskt betrakta vissa månar av Jupiter och Saturnus som faktiska solsystemsexempel på denna typ av planetariska sammansättning, bara i mycket reducerad storlek eftersom de extrasolära exemplen är norr om en jordmassa ( $ 6000 \ \ mathrm {Yg} $ ).)

Detta är ett trevligt, detaljerat svar, men ta hänsyn till att "magnetfältet skyddar atmosfären" -berättelsen inte stöds av aktuell data. Se en tidning http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1093/mnras/stz1819 och referenser i inledningen. Fråga: Är du medveten om några kopplade geologiska + atmosfäriska utvecklingsmodeller som kvantitativt kan återge berättelserna som presenterats av dig om Mars / Venus? Utan kvantitativ underbyggnad är de trots allt just det ... berättelser.
@AtmosphericPrisonEscape: Din länkade artikel verkar inte förstöra idéens allmänna drag, men det antyder att den är lite förenklad och lägger till mer detaljer, mer intressant. När man läser länken kommer ett tillräckligt starkt magnetfält att avböja stjärnvinden, och när det försvagar detta skydd vacklar, precis som jag har sagt. Men skrynklan är att uppenbarligen, per papper, en gång den faller förbi en viss styrka, men innan den har nått noll, får den faktiskt en _antagonistisk_ effekt där den _assisterar _ stjärnvinden i att ta bort atmosfären.
Således om du tänker på en kurva som har "magnetfältstyrka" på x-axeln och "skyddande förmåga" på y-axeln, skulle det se ut som en "skålkurva" - börjar noll, går _ ned_ till _ negativ_ kapacitet (dvs. är skadligt), når ett minimum, vänder sig sedan om och börjar klättra igen till och sedan förbi noll till positiv skyddande (faktiskt skyddande) förmåga.
Dessutom beror det exakta när och var detta sker, dvs formen på skålen, på vindens styrka. Naturligtvis kan det också vara så att Mars kanske började med fält i det antagonistiska området, och jag tror att solvinden i det ursprungliga solsystemet också var starkare - jag har inte hela banken tillgänglig bankomat.
@AtmosphericPrisonEscape: Hittade också de här sakerna: https://www.lpi.usra.edu/vexag/meetings/archive/vexag_4th/nov_2007/presentations/bullock.pdf talar om Venus, ger en översikt åtminstone liknande här men med bara en resurfacing-händelse. Men inte säker på någon form-till-nu-simulering av någon modell, om du har referenser till något som har gjorts som du känner till, kanske med ett _different_-scenario, skulle jag vilja se det och då skulle jag kanske kunna se över svara med något bättre med starkare bevis.
Dessutom känns det inlägget som om det hade gjorts en _lil_ lite grisig med den _upprepade_ fördubblingen på "berättelser" och "trots allt bara ... berättelser". Du kan (och borde!) Utmana mina * argument *, men jag tar inte den typen av skräp, där det verkar som om du spelar upp * tonen *, lägger en liten punkt på den så, med en svarv och mejsel en lil på det så, när det inte finns något behov av det. Naturligtvis kanske jag har fel vid den bedömningen av din avsikt och i så fall kommer jag att dra tillbaka den anklagelsen, men så verkar det.
Min ton var så neutral som den blir, det är upp till dig att läsa den fel. "Story" är ett särskilt sätt att se hur man skriver en vetenskaplig artikel, var medveten om en viss nära relation till journalistiska "berättelser" - därav det val av ord. Ja, artikeln jag har länkat försöker förmedla att massförlusten som funktion av planetarisk magnetisering har ett globalt maximum, i detta fall vid 30 nT, för en Mars-liknande kropp. Jag tror att det är en enklare formulering av vad artikeln gör. Det förstör begreppet "inget magnetfält -> massiv förlust", som fortfarande hörs i många popscience-debatter.
Något som inte är avlönat är arbetet på H. Gunells webbplats https://www.herbertgunell.se/research_escape.php (har också en trevlig serietidning) där jag rekommenderar att du läser artikeln, den hålls väldigt enkel men ger grundläggande fysik på ett mycket trevligt sätt. När det gäller "global modellering" är jag bara medveten om arbete från Wien-gruppen, http://adsabs.harvard.edu/abs/2018A%26ARv..26....2L, och jag vet att de har problem med de geokemiska begränsningarna i deras modeller, det är därför jag har frågat.
@AtmosphericPrisonEscape Tack för den första biten var det "är just det ... berättelser" delen i slutet, _kombinerad_ med tidigare referenser, som fick mig att tänka något. Det var inte i någon användning, men kom över det sättet i det hela taget. Hur som helst, låt oss släppa det och gå till de bra sakerna - har du data och grafer som, säg, vad skulle då magnetfältet ha varit vid Mars början, och hur det utvecklades över tiden? T.ex. om det började på mer än din 30 nT-siffra och sjönk till det och sedan under tiden?
Som om det började mycket högre, säg närmare jordens, så verkar det fortfarande som den allmänna översikten fungerar, men om den började redan i den antagonistiska regimen från början, ja, historien avvisas på grund av empiriska bevis.
Tyvärr är jag inte särskilt bekant med litteraturen om tidiga markbundna dynamos. Men de få artiklar jag känner till berättar för mig att modeller och geologiska bevis inte fungerar så långt. Jag har inte mycket tid att läsa många artiklar just nu, men ett annat namn som kan hjälpa dig att hitta rimliga siffror är B. Ehlmann. Hon gör mycket arbete med Mars geologiska historia och har detta fantastiska översiktsdiagram i Ehlmann et al. 2011 (fig. 4, även googlable).
AilihszzhnCMT: thx.
#5
-1
Prince Mahad
2016-05-08 17:22:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Vatten fanns faktiskt aldrig på jorden innan det skapades och det är säkert.

Astronomer insåg att det finns två färdiga källor: kometer och asteroider, solsystemets grus strödda bland planetblock. Den primära skillnaden mellan de två är att kometer vanligtvis har en större koncentration av ingredienser som förångas vid uppvärmning, vilket står för deras ikoniska gasformiga svansar. Både kometer och asteroider kan innehålla is. Och om de, genom att kollidera med jorden, tillförde den mängd material som vissa forskare misstänker, kunde sådana kroppar lätt ha levererat vatten till havs. Följaktligen har var och en blivit fingerad som misstänkt i mysteriet.

Att bedöma de två är en utmaning, och genom åren har den vetenskapliga bedömningen svängt från varandra till varandra. Ändå tippar de senaste observationerna av deras kemiska smink skalan mot asteroider. Forskare rapporterade förra året till exempel att förhållandet mellan olika former av väte i asteroider verkar bättre matcha det vi hittar här på jorden. Men analyserna baseras på begränsade prover, vilket innebär att det finns en god chans att vi ännu inte har hört det sista ordet

Referenser / citat skulle förbättra detta svar
"Vatten fanns faktiskt aldrig på jorden innan det skapades och det är säkert." Det är ett uttalande som jag inte kan bestrida ... :-)
Downvote: "Vatten fanns faktiskt aldrig på jorden innan det skapades och det är säkert." Vatten var och finns överallt i universum, eftersom O och H är mycket rikliga och H2O lätt bildas.
jorden var inte närvarande före skapelsen, men alla byggstenar inklusive vatten var närvarande i dammmolnet som blev solsystemet.


Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 3.0-licensen som det distribueras under.
Loading...