Planetenentstehung – Akkretionsscheibe

Präsentation zum Thema: "Planetenentstehung – Akkretionsscheibe"—  Präsentation transkript:

1 Planetenentstehung – Akkretionsscheibe
Klima 40 Planetenentstehung – Akkretionsscheibe Die Bildung von erdähnlichen Planeten war erst möglich, nachdem sterbende Sterne das interstellare Medium mit schweren Elementen angereichert hatten. Rotierende Gas- u. Staubwolken kon-trahieren zu Akkretionsscheiben. Nur in der Äquatorebene der Scheibe können Gravitations- und Fliehkraft einander die Waage halten. In der Akkretionsscheibe bilden sich Protoplaneten (Quelle: Nature). Für alle Objekte außerhalb der Äquatorebene gibt es immer eine Komponente der resultierenden Kraft, die zur Äquatorebene weist.

2 Planetenentstehung – Planetesimale
Klima 41 Planetenentstehung – Planetesimale Planetesimale in der Akkretionsscheibe (Bildquelle: GEO). Durch Kollision der Planetesimale entstehen Protoplaneten.

3 Terrestrische Planeten
Klima 42 Das Sonnensystem Venus Mond Merkur Erde Erde Mars Terrestrische Planeten Gasplaneten, jeweils gleicher Maßstab Saturn Die Erde ist der größte der (ähnlich aufgebauten) terrestrischen Planeten, im Vergleich mit den Riesenplaneten oder Gasplaneten (die wiederum untereinander sehr ähnlich sind) wirkt sie allerdings bescheiden (rechts oben). Das Bild rechts unten zeigt die kleineren Planeten und die größten Monde des Sonnensystems im gleichen Maßstab. Die vier größten Jupitermonde (Ganymed, Kallisto, Io und Europa), der größte Saturnmond (Titan) und der größte Neptunmond (Triton) sind alle größer als der kleinste Planet - Pluto, Ganymed und Titan sind sogar größer als Merkur. Bilder und Daten des Sonnensystems gibt es unter oder in einer deutschen Version unter Jupiter Erde Venus Mars Ganymed Titan Merkur Kallisto Neptun Uranus Io Mond Europa Triton Pluto

4 Planetenentstehung – Scheibenwelt
Klima 43 Planetenentstehung – Scheibenwelt Diese Bild ist auch als „Saurons Auge“ bekannt geworden (Inset mit Dank an P. Jackson). Fomalhaut liegt, 25 Lj von der Erde entfernt, im Sternbild südlicher Fisch und ist einer der hellsten Sterne am Nachthimmel. Er wird von einer Staubscheibe umgeben, in der es einen auffälligen Ring gibt (Bildquelle: HST), dessen Zentrum nicht mit dem Zentralstern zusammenfällt – Ein deutlicher Hinweis auf einen Planeten.

5 Mondentstehung – Riesenimpakt
Klima 44 Mondentstehung – Riesenimpakt Der Mond ist sehr ähnlich aufgebaut wie der Erd-mantel, das spricht für ein Entstehung in der gleichen Region des Urnebels. Der Eisenkern ist allerdings wesentlich kleiner als der der Erde und der Mond ist sehr arm an flüchtigen Substanzen. Die Gesamtheit Der Befunde kann nur mit der Impakttheorie zufrieden-stellend erklärt werden. Ein Artikel zum Impaktszenario zur Mondentstehung, die Simulations- bilder und ein paar links sind unter zu finden. Computersimulationen zur Mondentstehung: Zwei schon differenzierte Protoplaneten prallen aufeinander. Beim zweiten Aufprall (9-16) verbleibt der überwiegende Teil des Eisenkerns (blau) beim größeren Körper (Erde). Das ausgeschleuderte Mantelmaterial (rot) bildet eine Akkretionsscheibe um die Erde und schließlich den Mond.

6 Mondentstehung – Riesenimpakt
Klima 45 Mondentstehung – Riesenimpakt Ein Artikel zum Impaktszenario zur Mondentstehung, die Simulations- bilder und ein paar links sind unter zu finden. Riesenimpakt (Bildquelle: GEO). Für etwa eine Stunde leuchtete die Erde heller als die Sonne.

7 Klima 46 Entstehungszeit Nach aktuellem Wissensstand kondensierten die ersten (größeren) festen Bestandteile des Sonnensystems vor Millionen Jahren aus dem solaren Urnebel (mit einer Unsicherheit von nur etwa 2 Millionen Jahren). Rechts: Ca/Al-reicher Einschluss des Allende-Meteoriten mit einem Durchmesser von etwa 1 cm (~ ältestes datiertes Material). Innerhalb von nur etwa Jahren entstanden die ersten „Planeten-Embryos“. Nach etwa 10 Mio. J. war die Proto-Erde schon zu etwa 2/3 „fertig“. Nach 30 Mio. J. war die Akkretion praktisch abgeschlossen, die Proto-Erde war vollständig differenziert. Nach der Kollision mit einem Protoplaneten von der Größe des Mars entstand zu diesem Zeitpunkt das Doppelsystem Erde-Mond. Alle Zeitangaben beruhen auf radiometrischer Datierung. Die Erde nimmt auch heute noch an Masse zu, in erster Linie durch Akkretion von Mikrometeoriten (0,2-0,5 mm Durch-messer). Sie wird pro Tag um etwa 50 bis 100 Tonnen schwerer. Das ergibt bei gleichbleibendem Wachstum in 4,6 Milliarden Jahren allerdings nur eine gleichmäßige Schicht von etwa 5 cm.

8 Klima 47 Bildung der Erdkruste Durch den Riesenimpakt wurde die Erde bis in große Tiefen aufgeschmolzen. Die Oberfläche kühlt langsam ab, es bildet sich eine erste Erdkruste, die aber durch Impakte immer wieder zerrissen wird (Quelle: GEO). Erstarrendes Magma im Lavasee des Erta Ale (Äthiopen) als „Modell“ für die Bildung der ersten Erdkruste. Nur auf der Erde entwickelte sich die Plattentektonik.

9 Narben der Planetenentstehung
Klima 48 Narben der Planetenentstehung Krater mit ~ 80 km Durch-messer auf der Rückseite des Mondes (Apollo 11). Gezeitenkräfte haben bewirkt, daß der Mond der Erde stets dieselbe Seite zuwendet. Auf der Vorderseite des Mondes findet man zwei Arten von Geländetypen. Die stark mit Kratern zerklüfteten, hellen Hochländer (oder terrae -> Länder) und die dunkleren, jüngeren, weniger mit Kratern übersäten maria (dt. Meere). Der Begriff Meteor bezeichnet nur die Leuchtspur am Himmel. Ein Meteorit ist der Körper, der auf der Erde (oder sonst wo) eingeschlagen ist und eventuell einen Krater erzeugt hat. Asteroiden sind Kleinplaneten, von denen die meisten die Sonne zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter umkreisen. Einige tausend Asteroiden sind bekannt. Der größte ist Ceres mit einem Durchmesser von 933 km. Die Grenze zwischen Meteoriten und Asteroiden ist fließend, beide bestehen überwiegend aus Gestein und Metall, Kometen zu einem großen Teil aus Eis. Unmittelbar nach ihrer Entstehung waren die jungen Planeten einem heftigen Bombardement von übriggebliebenen Planetesimalen (Asteroiden, Meteoriten und Kometen) ausgesetzt. Auf den Planeten und Monden ohne Atmosphäre (wie z.B. Erdmond – links und Merkur – rechts) sind die Spuren dieser Einschläge noch heute deutlich sichtbar. Diese Einschläge lieferten aber auch Teile des Wassers der Ozeane und organische Verbindungen. Die „Meere“ des Mondes sind Spuren der heftigsten Impakte.

10 Narben der Planetenentstehung
Klima 49 Narben der Planetenentstehung Quelle: NASA Das Südpol-Aitken Becken auf der (für uns unsichtbaren) Rückseite des Mondes hat einen Durch-messer von etwa km. Die Maria sind nahezu kreisförmig und entstanden in der Frühzeit des Mondes, als große Asteroiden auf seiner Oberfläche einschlugen und sich die Becken in der Folge mit Basalt füllten. Die Rückseite unterscheidet sich von der Vorderseite insofern ganz wesentlich, als sie keine großen Maria-Becken aufweist. Quelle: GEO