Erdatmosphäre bewegt sich

Kann eigentlich unsere Atmosphäre in den Weltraum verschwinden so das unsere Erde so aussieht dann wie zB der Merkur ?

DonkeyKong schrieb:Erdatmosphäre bewegt sich
heute um 10:26
Kann eigentlich unsere Atmosphäre in den Weltraum verschwinden so das unsere Erde so aussieht dann wie zB der Merkur ?

Ja dafür muss es nur entsprechend wärmer werden.

@Balthasar70

Wie warm ungefähr ?

DonkeyKong schrieb:Wie warm ungefähr ?

Venus erfreut sich bei Temperaturen um die 462 °C — We have already seen that heating the planet releases more greenhouse gases, causing yet more warming. In theory this self-feeding mechanism could become unstoppable, warming the planet by hundreds of degrees.

This has never happened on Earth: we would not be here if it had. But scientists believe that it happened to the nearest planet, Venus, 3-4 billion years ago.
http://www.bbc.com/earth/story/20151130-how-hot-could-the-earth-get

Wikipedia: Runaway greenhouse effect

@Balthasar70

dafür muss es nur entsprechend wärmer werden.

Was das weitaus größere Problem wäre als geschmolzene Polkappen.

Die Wärme entscheidet letztlich nicht, ob die Erde Atmosphäre verliert, sondern wie schnell. Atmosphäre verliert die Erde auch heute schon, letztlich schon immer. Derzeit verliert sie hauptsächlich Wasserstoff, und zwar rund 3kg pro Sekunde bzw. rund 95.000 Tonnen pro Jahr. Helium verliert die Erde nur 50g pro Sekunde.

Nun verfügt unsere Atmosphäre gar nicht über nennenswerte Mengen freien Wasserstoffs. Wohl aber über Wassser. Gelangt dieses in die Atmosphäre und schließlich in deren oberste Schichten, so löst die kosmische Strahlung Elektronen aus den Wassermolekülen, wodurch die Moleküle sich auflösen und zu Wasserstoff- und Sauerstoff-Ionen werden. Dieser Wasserstoff entweicht dann über kurz oder lang aus der Atmosphäre. Da die Erde aber über 1,5 Trillionen Tonnen Wasser verfügt und somit über 300 Billiarden Tonnen Wasserstoff, würde dieser Wasserstoffverlust noch gut 100 Billionen Jahre währen, bevor der Erde das Wasser ausgeht. Jedenfalls bei der heutigen atmosphärischen Verlustrate an das Weltall.

Zunächst einmal verliert die Erde weit mehr als nur diese läppischen paar Kilo pro Sekunde. Und zwar nicht ans All, sondern vor allem an die Lithosphäre. Freier Sauerstoff, der durch die Abspaltung des Wasserstoffes gebildet wird, verbindet sich über kurz oder Lang mit verschiedenen Elementen wie Metallen, vor allem Eisen. Kohlendioxid verbindet sich mit z.B. aus erodierten Silikaten freigesetzten Kalziumverbindungen zu Kalken.

Dank der Plattentektonik aber gelangt dieses Material zum einen in groé Tiefen, wo es unter Druck z.T. aufgeschmolzen wird und seine Molekülverbindung verliert, und dank Gebirgsbildung und Vulkanismus gelangen diese Produkte wieder an die Erdoberfläche, wo sie direkt in die Atmosphäre gelangen oder durch chemische Reaktionen (abregnende vulkanische Schwefelsäure udgl.) Gase in die Atmosphäre abgibt.

Es gibt also einen atmosphärisch-lithosphärischen Kreislauf. Wie viel Atmosphäre es auf der Erde gibt, wird dabei letztlich allein von der sogenannten planetaren Ausgasung bestimmt. Denn auch ohne das Sedimentmaterial, in dem ehemalige Atmosphäre gebunden ist, befindet sich im Erdinneren ebenfalls Material, aus dem Atmosphäre entstehen kann. Die Erde gast also kontinuierlich aus, und die Menge an ins All sowie an in die Sedimente abgegebener Atmosphäre führt nur zu einem Gleichgewicht, bei dem sich die irdische Atmosphärenmenge einpegelt.

Würde nun Plattentektonik und Vulkanismus zumindest weitgehend zum erliegen kommen, so würde kaum noch Atmosphäre nachgebildet werden. Doch weiterhin würde die Atmosphäre weiterhin vor allem in der Lithosphäre gebunden werden. Jedenfalls bis die obersten Schichten der Lithosphäre "gesättigt" sind und kein ungesättigtes Lithosphärenmaterial durch Erosion freigelegt wird. Doch solange Wasser sich in der Atmosphäre befindet und die Lithosphäre Höhenunterschiede aufweist, wird es Erosion geben und damit Bindung von Atmosphäre.

In einer planetaren Atmosphäre sinken in den unteren Schichten mit zunehmender Höhe die Temperaturen kontinuierlich, bis etwa zur Mesopause. Ab hier findet sich dann die Ionosphäre, in der die ionisierende Strahlung für eine Aufheizung der Atmosphäre sorgt. Mit zunehmender Höhe steigen die Temperaturen auf ca. 2000°C an. Schließlich treibt der Sonnenwind die äußersten Ionen der Exosphäre von der Erde fort. Daß es auf der Venusoberfläche im Mittel über 450°C heiß ist, spielt dabei keine Rolle. Bis zur Mesopause hat sich die Atmosphärentemperatur wie auf der Erde auf grob -100°C abgekühlt. Die entscheidenden Temperaturen zum Verlieren von Atmosphäre spielen sich in der Exosphäre ab.

Anders als bei der Venus existiert bei der Erde zwischen der untersten Atmosphärenschicht, der Troposphäre, und der Mesosphäre noch eine Schicht, die Stratosphäre. Hier befindet sich die Ozonschicht. Diese absorbiert bzw. reflektiert die UV-Strahlung (die Gammastrahlung wurde bereits in der Ionosphäre weitestgehend "abgewehrt". Dadurch steigen in der Stratosphäre mit zunehmender Höhe die Temperaturen erst einmal wieder, bevor sie dann wieder zu sinken beginnen.

Wenn die Erde ihr Magnetfeld verlieren würde oder es abschwächt, dann braucht es nur nen ordentlichen Sonnenausbruch und unsere Atmosphäre wird ins All gefegt. War beim Mars glaub ich nicht anders!

leakim schrieb:War beim Mars glaub ich nicht anders!

Beim Mars liegts schlicht daran, dass er zu leicht is, das Magnetfeld spielt da nur ne untergeordnete Rolle. Kann man auch gut an der Venus sehen, die, obwohl viel näher an der Sonne gelegen und ohne Magnetfeld, eine sehr dichte Atmosphäre hat.

mfg
kuno

@kuno7

Nur mal zum Vergleich: der Mars hat einen Radius von 3390km und eine Masse von 6,419x10^23kg. Der Saturnmond Titan dagegen hat einen Radius von 2575km und eine Masse von 1,345x10^23kg. Und obwohl die Marsatmosphäre am Boden nur 6,36hPa Druck zuwege bringt, ein Witz gegenüber den irdischen 1013hPa, schafft es der Titan auf rund 1500hPa! Die Gesamtmasse der Atmosphäre des kleinen Titan umfaßt etwa das 1,2-Fache der irdischen Atmosphäre. Der Titan besitzt zwar kein (nennenswertes) Magnetfeld, wird aber vom Magnetfeld des Saturn mitumschlossen, außer wenn er sich direkt zwischen Sonne und Saturn befindet (hier verliert der Titan durchaus etwas Atmosphäre).

Der Mars ist durch kein externes Magnetfeld geschützt, und der Sonnenwind fällt in Marsnähe natürlich deutlich stärker aus als beim Titan im Saturnorbit. Der dadurch verursachte Atmosphärenverlust ist schon bedeutsam.

Dennoch reicht dieser Verlust nicht aus, die für die Frühzeit des Mars veranschlagte dichte Atmosphäre auf den heutigen Zustand zu reduzieren. Ein beträchtlicher Teil der Marsatmosphäre mag sich mit der Lithosphäre verbunden haben, wie es auch im atmosphärischen Kreislauf der Erde geschieht. Nachdem die Atmosphäre eine bestimmte Ausdünnung erreicht hatte, konnte das Marswasser kaum noch flüssig werden und wurde bei Erwärmung gasförmig. In der dünnen Atmosphäre erreichte das Gas schnell die Ionosphäre, wodurch dann der Wasserstoff ins All entwich, der Sauerstoff zur Roftärbung des Mars führte bzw. ebenfalls (wiewohl langsamer) den Mars verließ.

Das entscheidende Handycap für die Marsatmosphäre war der Mangel an Plattentektonik und der immer geringer werdende Vulkanismus. Der Mars konnte den Verlust der Atmosphäre an die Lithosphäre und an das All irgendwann nicht mehr durch Ausgasen ersetzen.

Das Isotopenverhältnis zwischen N14 zu N15 in der Titanatmosphäre zeigt, daß der Mond seine in der Frühzeit ausgegaste Atmosphäre bis heute zu rund 80% verloren haben muß; anfangs besaß er das Fünffache der heutigen atmosphärischen Stickstoffmenge (N bildet heute 98,4% der Atmosphäre)!

@kuno7
Der Mars hatte ja mal, trotz seiner geringen Größe/Masse ne ordentliche Atmosphäre. Die is im aber flöten gegangen weil das Magnetfeld zur schwach war oder wurde und die Sonne den Großteil der Atmosphäre dann einfach ins All gepustet hat.

@leakim

Wie schon gesagt, läge es nur am Magnetfeld, dürfte auch die Magnetfeldlose Venus keine Atmosphäre haben. Wie Pertti aber plausibel darlegte, kanns wohl auch nich nur an der Masse liegen, wie von mir postuliert, es muss also wohl mehrere verantwortliche Ursachen geben.


ät Pertti

Könnte es beim Titan nich auch daran liegen, dass es da Draußen lausig kalt is. Die Kombi aus geringerer kinetischer Energie der Atmosphären Moleküle und dem Saturn Magnetfeld könnte ne plausible Erklärung darstellen, imho.

btw, die neue Haarfarbe steht dir. :)

mfg
kuno

kuno7 schrieb:Wie schon gesagt, läge es nur am Magnetfeld

Nanana! Für Dich lag es nicht "nicht nur" am Magnetfeld, für Dich spielte dieses "nur ne untergeordnete Rolle". Daß die Venus trotz fehlenden Magnetfelds solch eine dichte Atmosphäre besitzt, dürfte dann doch eher an der geologischen Aktivität der Venuskruste liegen. Sprich: die Venus gast noch immer gehörig aus und vermag daher den Verlust von Atmosphäre ins All zu kompensieren.

Ein planetarisches Magnetfeld scheint noch immer der beste Schutz vor einem Verlust von Materie ins All zu sein.

Ohne ein Magnetfeld schlägt der Sonnenwind deutlich mehr Elektronen aus der Atmosphäre. Dadurch wird ein elektrisches Feld erzeugt, welches auch zum Verlust schwererer ionisierter Atomkerne führt, die geradezu hinterhergerissen werden. Hinzu kommt, daß in Zeiten geringen Sonnenwindes die Ionosphäre der Venus auf der Nachtseite sich bis in Höhen von drei Venusradien über die Venusoberfläche ausdehnt; die Venus bildet einen kleinen "Kometenschweif" aus. Nimmt der Sonnenwind wieder zu, verringert sich die Höhe der Ionosphäre wieder, allerdings dürfte dabei der äußere Bereich der Ionosphäre verloren gehen.

Jedenfalls verliert die Venus nicht nur hauptsächlich die Wasserstoff-Ionen ihrer H2O-Reste in der Atmosphäre, sondern ebenso die dazugehörigen deutlich schwereren Sauerstoff-Ionen. Über die Menge sonstiger verlorener atmosphärischer Bestandteile konnte ich nichts finden, aber der Hauptbestandteil CO2 dürfte ebenfallsbetroffen sein.

kuno7 schrieb:Könnte es beim Titan nich auch daran liegen, dass es da Draußen lausig kalt is. Die Kombi aus geringerer kinetischer Energie der Atmosphären Moleküle und dem Saturn Magnetfeld könnte ne plausible Erklärung darstellen, imho.

Angesichts dessen, daß die kosmische Strahlung die Atmosphäre in den obersten Schichten auf bis 2000°C aufheizt, und zwar unabhängig von den atmosphärischen Temperaturen in Bodennähe, scheint es mir keine so große Bedeutung zu spielen. Man könnte freilich sagen, je geringer die Bodentemperaturen, desto mehr sammelt sich die Atmosphäre in Bodennähe, desto weniger Atmosphäre befindet sich in der Exosphäre bzw. deren Nähe. Doch gelangt dadurch nur die kosmische Strahlung tiefer und heizt hier dann doch wieder die Atmosphäre auf. Scheint also gehuppt wie gesprungen.

Was anderes wäre es, wenn sich die Atmosphäre in flüssigem oder gar festem Zustand befände; dann verlöre der Himmelskörper weniger Atmosphäre ins All.

Trotz der Titan-Temperaturen von im Mittel minus 180°C (94°K) reicht seine Atmosphäre zehn mal so weit über die Oberfläche hinaus wie die Erdatmosphäre. Mit seiner Fluchtgeschwindigkeit von 2,6km/s, weniger als 1/4 der irdischen Fluchtgeschwindigkeit (11,2km/s), würden die äußersten Atmosphärenteilchen nur um so leichter und zahlreicher den Titan verlassen können.

kuno7 schrieb:btw, die neue Haarfarbe steht dir. :)

Ja, ich weiß, "meine  Mädels" neigen zu helleren Haaren. Aber wirklich festgelegt bin ich dann doch nicht...

Nabend Pertti

"Nanana! Für Dich lag es nicht "nicht nur" am Magnetfeld, für Dich spielte dieses "nur ne untergeordnete Rolle"."
Hm, ich versteh deinen Einwand nich.
Mein...

kuno7 schrieb:Wie schon gesagt, läge es nur am Magnetfeld

...bezog sich ja auf @leakim, welcher meinte, es läge eben nur am Magnetfeld. Wie hätte ich ihm denn sonst entgegnen sollen?

Desweiteren hatte ich zu diesem Zeitpunkt meine eigene Position zum Thema Aufgrund deiner Ausführungen auch bereits in sowohl Masse, als auch Magnetfeld geändert, was ich allerdings bereits vor deinem "Dudu" eingeräumt hatte.


Ich hab dann noch mal kurz bei Wiki vorbei geschaut und die meinen dort auch, Grund für die atmosphärische Inkontinenz des Mars wären zu geringe Masse und fehlendes Magnetfeld, scheint also zu passen. Zusätzliches ausgasen aus der Lithosphäre durch geologische Aktivität kann eine dichtere Atmosphäre sicher zusätzlich begünstigen, zumindest klingt dies für mich plausibel.

mfg
kuno

@perttivalkonen
Hallo, also kenn ich mich in Astro und oder Physik nullstens aus.
Aber was du da so schreibst hört sich höchst fundiert an))
Darf ich als Laie eine Frage stellen?
Wenn die Erde Wasserstoff ins All abgibt, nimmt sie dann auch immer Stoffe auf?
Keine Ahnung so ne Art ständige Diffusion oder osmose ( da war mal was in bio 😁)
Wenn so ein regelmäßiger Austausch statt findet, könnte man dann bildlich die Erde als EIN Organ unseres Sonnensystems betrachten? Wenn die Erde als Organ ausfällt, bleibt die Milchstrasse dann überlebensfähig?

Ok, war n jetzt doch 2 mehr Fragen)