Posted in: Planeten, Sonnensystem 29. Mai 2013 19:15 Weiter lesen →

Planeten am Scheideweg

In Orangerot gehaltene 3-D-Ansicht  einer kargen Vulkanlandschaft Je nach Abstand von ihrem Stern können Planeten entweder sehr wasserreich oder aber sehr wasserarm sein. Hinweise auf eine solche Zweiteilung liefern Modellrechnungen japanischer Wissenschaftler. Schon kurz nach der Entstehung kann ein Planet demnach den größten Teil seines Wassers einbüßen, indem eine dampfgesättigte Gashülle seine Wärmeabgabe begrenzt. Dieser Effekt könnte der Grund dafür sein, dass sich die nahe Venus heute als höllische Schwester der Erde präsentiert.

Grafik: NASA/JPL

Übertrifft die Energieeinstrahlung durch den Stern in der Phase der Dampfsättigung die Wärmeabgabe des Planeten, so kann dieser bis zu 100 Millionen Jahre lang von einem Ozean aus Magma bedeckt bleiben und den größten Teil seines Wasservorrats verlieren, schätzen Keiko Hamano von der Universität Tokyo und ihre Kollegen. Andernfalls kühle der Planet binnen weniger Millionen Jahre und ohne größere Wasserverluste ab, schreiben die Forscher im Magazin „Nature“.

Astronomen gehen heute davon aus, dass Planeten in einem mehrstufigen Prozess entstehen und wachsen. Am Ende dieses Prozesses stehen Kollisionen zwischen viele Kilometer großen Planetenvorläufern. Die Energie der gewaltigen Einschläge verflüssigt den jungen Planeten weitgehend, sodass Wasser aus dem Magma ausgasen kann. Sobald die unterste Atmosphärenschicht, die Troposphäre, mit Wasserdampf gesättigt ist, begrenzt der resultierende Treibhauseffekt die Wärmeabgabe laut früheren Studien auf rund 300 Watt pro Quadratmeter.

An diesem Punkt kann die Planetenentwicklung gänzlich unterschiedliche Wege nehmen, ergaben die Berechnungen Hamanos und ihrer Kollegen. Da die Wärmeabgabe begrenzt ist, kann die Strahlung des Sterns ausreichen, um ein Abkühlen zu verhindern. Der Magmaozean bleibt unter diesen Umständen flüssig, sodass weiterhin Wasser ausgast und den Treibhauseffekt aufrechterhält. Erst wenn der Großteil des Wasservorrats ins All entwichen oder durch UV-Strahlung zersetzt worden ist, kann der Planet abkühlen und sich verfestigen.

Grafik zeigt anfängliche und endgültige Wasservorräte von Planeten auf unterschiedlich weiten Bahnen Grafik: Copyright Keiko Hamano

Im jungen Sonnensystem lag die Schwelle für diesen Effekt zwischen 60 und 80 Prozent der Weite der Erdbahn, schätzen Hamano und Kollegen. Die Erde dürfte demnach auch heute noch den Großteil ihres ursprünglichen Wassers besitzen. Dagegen liegt die Bahn der Venus mit etwa 72 Prozent des Erdbahnradius im kritischen Bereich. Möglicherweise habe die Nachbarin der Erde also eine stark ausgedehnte Magmaphase durchlaufen, so die Forscher. In diesem Fall habe sie vermutlich niemals Meere aus flüssigem Wasser besessen, die nachträglich hätten verdunsten können.

Forschung: Keiko Hamano, Yutaka Abe und Hidenori Genda, Department of Earth and Planetary Science, University of Tokyo, und Earth-Life Science Institute, Tokyo Institute of Technology, Tokyo

Veröffentlichung Nature, Vol. 497, 30. Mai 2013, pp 607–10, DOI 10.1038/nature12163

WWW:
Earth and Planetary System Science Group, University of Tokyo
Formation of the Solar System
About Venus

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1 Kommentar zu "Planeten am Scheideweg"

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  1. theodora pape sagt:

    Endlich mal eine wissenschaftlich fundierte Aussage über Wasser auf Planeten.
    Das bisherige Gewäsch von Astronomen dazu, ist nur von unhaltbaren Annahmen ausgegangen, das Wasser auf der Erde wäre ausschließlich von Asteroiden nach der Bildung der Erde dort gelandet.
    Grundlage für dieses Gewäsch waren Mutmaßungen aufgrund der Isotopenverhältnisse im irdischen Wasser.

    Danke für diesen erhellenden und schönen Artikel
    T.P.