Dr. Illés Erzsébet MTA KTM Csillagászati Kutató Intézete

1. Miben és Miért különbözik a Föld a többi bolygótól? Dr. Illés ErzsébetMTA KTM Csillagászati Kutató Intézete

2. Ebben az előadásbanolyasmiről lesz szó, amit mindenki tud vagy tudhatna, (vagyis, hogy miben)és olyasmiről, amit senki nem tud, és eddig nem is vetődött fel, hogy tudni kellene (vagyis, hogy miért). Viszont érdemes lenne kutatni!!!

3. Nézzük először azt, hogy:Mibenkülönbözika Föld a többi bolygótól?

4. Keletkezéskor mi hoz be különbségeket? A naptávolság: tömegben (szökési sebességben) összetételben hőmérsékletbenA pálya alakja és a forgástengely hajlása a hőmérséklet változásában

5. A bolygók tömege ugyanis attól függ, hogy a keletkezése idején és helyén-- mennyi porszemcse állt rendelkezésére, amikből összegyűjtögethette az anyagáta porszemcsék száma a Naptól távolodva csökken, de nagyobb az a terület, ahonnan gyűjt -- és más bolygók zavaró hatása mennyire hagyta őt gyűjtögetni.összetétele pedig attól, hogymilyen anyag porszemcséi álltak ott rendelkezésre a gyűjtögetéshez. Ez pedig a környező hőmérséklettől függött.

6. A bolygótestek egy poros gázködfüstszemcse-méretű porszemeiből álltak össze. Amikor a központi csomósodás hőmérséklete olyan magas lett, hogy begyulladt a Nap, az felfűtötte környezetét, s a kis porszemcsékből elpárolgott az illó anyag. A Naphoz közel így szilikátbolygók álltak össze víz nélkül, de távolabb már jegek is beépültek. Amikor már nagyok lettek, óriási ütközésekkel (Nagy Bombázás Időszaka) alakult ki belőlük az a 4-5 darab, ami most is létezik.

7. A Földa szilárd, szilikát kéreggel rendelkező„földtípusú” bolygótestek közé tartozik, ugyanúgy mint a Merkúr, a Vénusz, a Mars és a Hold.Azt várjuk tehát,hogy geológiai fejlődési szintjük tömegük szerint sorba rakható, mert a radioaktív fűtőanyag a szilikáttartalommal arányos.

8. Mitől függ egy bolygón a hőmérséklet?Miután a földtípusú bolygóknak viszonylag gyenge a belső hőforrásuk, (ellentétben az óriásbolygókkal),felszíni hőmérsékletük elsősorban attól függ, hogy milyen messze keringenek a Naptól,(a Föld nem túl hideg és nem túl meleg)és ez a hőmérséklet milyen változásoknak van kitéve

9. A tengelyhajlása többi bolygó zavaró hatására kaotikusan tud változni, pl. a Marson százezer éves időskálán 20-60 fok között. A Földön a nagytömegű Holdunk miatt ez a hatás sokkal kisebb, így a tengelyhajlás nem változik nagyon. Apálya-excentricitás is kicsi, a Földön ezért az ebből adódó hőmérsékletváltozássem túl nagy.És miután a szökési sebesség sem túl kicsi, a Földnek jó esélye van arra, hogy légkörét megtartsa

10. Az illó anyagok légkörök formájábanlassítják a bolygótestek hűlését, így meghosszabbítják a geológiai aktivitás időszakát.Ezért érdekes, hogy egy bolygótest mennyire tudja megtartani légkörét. A Naphoz túl közel túl kevés túl távol túl sok illó anyag épült be a testekbe

11. A légkörök szökése Egy nagy becsapódás egy pillanat alatt elfújhatja egy bolygó légkörét.A földtípúsú bolygók többször is elveszíthették így légkörüket a Nagy Bombázás időszakában. Lassú légkörvesztés a hidrodinamikai szökés kisebb testeknél ………………………………… magasabb hőmérsékletnél ………………….. a légkör felső rétegeiből …………………….. kisebb tömegű atom vagy molekula ........ könnyebben éri el a szökési sebességet, tehát könnyebben szökik el (ez szelektív, vagyis besűrűsödik a légkör)

12. Ezért fontos a szökési sebesség és a hőmérséklet Ha nagy a tömeg – és így a szökési sebesség,akkor a bolygó légköre nem tud elszökni, (óriásbolygók)ha túl kicsi a szökési sebesség, akkor meg nagyon gyorsan megszökik:a bolygó nem tud állandó légkört fenntartani

13. A légkör összetétele a hőmérséklet szempontjából azért fontos, mert az üvegház-gázok okozta üvegházhatás növeli egy bolygó felszíni hőmérsékletét. A Vénuszon a nagy felszíni légnyomás miatt a főleg széndioxidból állólégkör megszaladó üvegházhatást eredményezett.A Földön (még) nem megszaladó.PETM hősokk (Paleocen-Eocen Thermal Maximum)? Metánklatrát becsapódás? vagy kitermelés?

14. Keletkezéskor a belső bolygókba, így aFöldbe sem épült be pl. H2O.Azt a bolygórendszer külső vidékén keletkezett, nagy H2O tartalmú kisebb testek, üstökösmagok, kisbolygók hozták később -- becsapódásaikkal.

15. Kritikus a H2O bontása,mert a hidrogén a legkönnyebb elem,a légkör legkülső rétegébe vándorol, és legkönnyebben szökik el.UV és EUV nyelő légköri réteg éshidegcsapdalassítja, vagy meg is akadályozhatja a H2O bontását, és ezzel a H2O vesztését.A földtípusú bolygók közül a H2O-tcsak a Föld tudja megtartani

16. Ózon a Földön A Földön a sztratoszféra ózonja miatt azUV és EUVnem jut le a felszínig:a légkörbe került vizet nem tudja bontani, mint a ritka-légkörű Marson

17. Hidegcsapda a FöldönA Földön a troposzférábana hőmérséklet csökkenése a magassággal olyan meredek, hogy az ózon magasságában már -20 fok van.Eddigre a vízgőz már kifagy, és visszahullik a felszín felé, vagyis aH2O nem jut fel a sztratoszféra fölé, oda, ahol az uv és az euv bontani tudná.

18. …. vagyis a Földhidrodinamikai szökésselnem veszíti el a vizét, mint a Vénusz és a Mars.Tehát a Földöntartósan megmaradhatotta szerencsésen megszerzett óceánnyi mennyiségű víz.

19. A mágneses tér

20. A bolygótestek mágneses adatai a mágneses dipól nagysága szerint

21. A Föld a mágneses tér erőssége alapjáninkább az óriások csoportjához tartozik, mint a földtípusú bolygók csoportjához

22. A bolyótestek felszíneimilyen geológiai aktivitási szintre utalnak ?

23. Az aktivitás szempontjából miket szoktak figyelembe venni? A felszín egységes-e többféle-evan-e valamikori vulkáni kifolyás nyoma jelenlegi vulkanizmus nyomavan-e tágulási nyom globális repedés belső megfagyása miatt globális repedésrendszer árapályfeszültség miatt köpenyáramlás miatt van-e kompresszió nyoma gyűrt hegyrendszer kontinenstágulás és kompresszió nyoma: lemeztektonika

24. Az biztos, hogy a csak becsapódási kráterek léte esetén nem aktív egy testcsak repedések esetén sem: jéghold belsejének megfagyása vagy árapály-repesztés lehet az ok. Ennél több aktivitási jel esetén már nem egyszerű megmondani, hogy melyik aktivitási szint fejlettebb.

25. A Vénusz, a Föld, és a Mars ilyennek látszana kb. azonos felbontásnál. Már itt is látszik, hogy nagyon különböző a mintázatuk.

26. Ennek két jele is van. A Marson vajon volt-e lemeztektonika? Mars és a befagyott mágneses tér A repedés Föld

27. A Vénuszt kerek, a Földet lineáris alakzatok uralják

28. A Vénusz köralakú alakzatait a koronák adják 100 km átmérőjű 2500 km átmérőjű

29. Ezt azzal magyarázzák, hogy a Vénuszon a hő nem tud kellő gyorsan kijutni a bolygótest belsejéből, az egész kéreg egyszerre „fordul be” (overturn). A becsapódásos kráterek eloszlása jelzi, hogy aVénusz kérge egységesen fiatal, millió éves. Hőáram a Földön és a Vénuszon Föld Vénusz

30. Lehet-e azt mondani, hogy a Föld vagy a Vénusz az „aktívabb”?Azonos fejlődési utat járnak-e be: Vénusz-féle átkapcsolhat-e a lemeztektonikára, vagy a Föld a vénuszi útra?Vagy más fejlődési utatképviselnek?Esetleg egyformán aktívak, csak más aktivitási stílust képviselnek?

31. Ugyanakkor a Vénusz nagyobb koronáinaka profilja olyan, mint a földi szubdukciós zónáké Vénusz Föld A Vénuszon a „szubdukció” helyei

32. a felszínek magasság- eloszlásának diagramja viszont nem mutat kétféle kérget a Vénusz, a Hold, és a Mars esetében Vénusz Hold Föld a Mars

33. A Föld esetében az élesen szétváló két maximum-hely a kontinensek és az óceáni aljzatok átlagmagasságát jelzi. Ez azt mutatja, hogy a Földön kétféle kéreg van.A többi földtípusú bolygón?

34. Most térjünk rá a MIÉRT kérdésre! Ez a kérdés csak akkor vetődhet fel, ha az összes bolygót tekintjük, vagyisösszehasonlítóplanetológiai szemlélet eseténTekintsük át, mi elgondolkodtató!

35. Amágneses térszempontjából miért az óriásbolygók csoportjábatartozik a Föld?Vagyis miért olyan erős a mágneses tere?

36. Ha a Merkúr sűrűsége túl nagy,akkor a Földé nem? A bolygók (kék) és a holdak (piros) sűrűsége a Naptól mért távolság függvényében Föld Merkúr Vénusz Mars Io Hold Europa Plútó Titán Triton DeimosPhobos Charon Neptunusz Jupiter Uránusz Szaturnusz

37. A Földön kétféle kéreg van: a szárazföldi és az óceáni H. Frey: azóceáni kéregtulajdonképpen mare,csak nem vulkáni kiömlésként, lassan és kisebb foltokban került a felszínre, mint a Holdon.

38. De hogyan került és maradt a felszínen az óceáni kéreg a Földön -- térbelileg ennyireelkülönülve a kontinentálistól?

39. Mitől van a Földön tartósanlemeztektonika?Mitől mozognak a lemezek?Ha csak a bolygó méretétől függ, akkormiért nincs a Vénuszon is,amely csaknem akkora, mint a Föld? És miért nincs a Vénuszon is kétféle kéreg?

40. Mi a lényeges különbséga Föld és a többi földtípusú bolygó között? A Föld nagyméretű holdjának, vagyis a Holdnak a léte A többi földtípusú bolygónak vagy nincs holdja (Merkúr, Vénusz), vagy csak nagyon kisméretű holdja van(Mars)

41. A többi bolygó holdjai vagy reguláris holdak (az ősi poros gázköd füstszemcse-méretű poranyagából álltak össze,mint maguk a bolygók is.) vagy befogott holdak(a Nap körül keringő kisebb testeket maguk körüli keringésre kényszerítették.)

42. Bolygók és egyes holdjaik átmérőinek arányai reguláris befogott holdak holdakFöld Hold 3,7Mars Phobos 261Jupiter Io 39,2Himalia 840Szaturnusz Titán 23,3Phoebe 521Uránusz Titania 32,4Potia 465Neptunusz Triton 18,3Proteus 119Plútó Charon 1,9

43. Bolygó -- hold méretarányok A Föld és a Hold méretarányosan A Jupiter és két „nagyholdja”: Io, Europa

44. Miért ennyire más a tömegarány a Föld holdja esetében?mert a mi Holdunk másként keletkezett

45. Holdunk egy érintőleges óriás-ütközéssel keletkezett: a differenciálódott ős-Föld és a becsapódó test is ritkább, külső rétegeit veszítette el az ütközésben, ami a maradék testek átlagsűrűségének a növekedéséhez vezetett

46. A becsapódó test elrepülő része visszatért, és újra ütközve egyesült a Földdel. Ez mégnövelte az ősFöldsűrűségét.

47. A lefröccsent, szétporladt anyag földkörüli pályára állt.Ekkor ideiglenesen aFöldnek is volt gyűrűje.A gyűrű részecskéi ütköztek, s így lassan összecsomósodott néhány nagyobb darab.Majd ezeket is ütközéssel begyűjtötte a legnagyobb csomó, ami most a mi Holdunk

48. Vajon milyen hatást váltott kia Föld belső dinamikájábanez az óriási ütközés? És hogyan befolyásolta ez a későbbi, a mostani dinamikát? A belső hőtartalék megnőtt, a magnak és a köpenynekaz áramlása felgyorsult?

49. Lehetséges, hogy a Hold keletkezését okozó ütközés miatt vannak a Földnek ilyen különleges tulajdonságai? Nagyobb mag – nagyobb átlagsűrűség A mag nagyobbhőtartaléka ésfelgyorsultáramlása --erős mágneses tér A köpeny felgyorsult áramlása – lemeztektonika

50. De más bolygó iselszenvedett óriásütközéseketa Merkúr is, a Vénusz is és a Mars is, mint ezt a bolygótestek forgása és a pályák tulajdonságai mutatják Akkor miért nem jött létre kétféle kéreg a többinél is?