Domanda:
Come e perché si sono formati gli oceani sulla Terra ma non su altri pianeti?
Kenshin
2014-04-16 10:55:56 UTC
view on stackexchange narkive permalink

La Terra è l'unico pianeta del nostro sistema solare che ha abbondanti quantità di acqua su di esso. Da dove proviene quest'acqua e perché c'è così tanta acqua sulla Terra rispetto a ogni altro pianeta del sistema solare?

Non c'è più acqua su una delle lune di Giove? Sì, [Europa] (http://io9.com/theres-more-water-on-jupiters-moon-europa-than-there-5913104).
@naught101, Non ho fatto riferimento alle lune nella mia domanda, ho fatto riferimento ai pianeti.
Non vedo perché il processo sarebbe diverso. Inoltre, è probabile che ci siano pianeti in altri sistemi solari con oceani di acque superficiali, quindi una risposta più generale potrebbe essere molto utile.
+1 per riferirsi correttamente al nome del pianeta come Terra, non * la * Terra. Proprio come non diciamo * il * Marte. :)
tieni presente che tutti e quattro i giganti del gas hanno molta acqua.
In realtà si pensa che sia Venere che Marte avessero oceani proprio come la Terra, ma che siano andati via nel tempo per motivi diversi. Venere era incredibilmente vulcanica e CO2 e altri gas vulcanici continuavano a creare un'atmosfera densa e l'acqua evaporava semplicemente nell'atmosfera. Con Marte, aveva a che fare con il campo magnetico che si spegneva ed esponeva tutto al vento solare e poiché aveva solo 1/10 della gravità terrestre, aveva già un'atmosfera sottile per cominciare. L'acqua è arrivata al suo punto triplo ed è evaporata nello spazio o si è congelata in ghiaccio.
Cinque risposte:
#1
+29
Chris Mueller
2014-04-16 21:39:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

La tua supposizione che non ci sia molta acqua altrove nel sistema solare non è corretta. Secondo questo articolo sul sito web della NASA;

Le missioni negli ultimi anni hanno ribaltato la nostra visione di un sistema solare secco, restituendo prove crescenti di abbondante acqua da una vasta gamma di posizioni.

Le comete dagli angoli più remoti del nostro sistema solare sono fatte di acqua e altri ghiacci. Orbiters, lander e rover rivelano Marte come un mondo acquoso in un lontano passato, un mondo che oggi può contenere interi oceani sotterranei di acqua ghiacciata.

Sottolinea inoltre che

La luna di Giove Europa ha una crosta d'acqua ghiacciata, che copre un fitto oceano globale. Secondo le stime attuali, ha il doppio di acqua rispetto a tutti gli oceani e i fiumi della Terra!

La percezione che il resto del sistema solare non abbia molta acqua è probabilmente dovuta al fatto che la Terra si trova nella "zona di Riccioli d'oro" dove l'acqua può esistere in tutte e tre le fasi sulla superficie del pianeta. Le temperature sul resto dei pianeti del sistema solare sono così calde che può esistere solo in una fase di vapore o così fredde da poter esistere solo nel ghiaccio in superficie o nel liquido sottostante.

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

L'acqua era già presente quando la Terra si è assemblata fuori dal disco di accrescimento. Il continuo degassamento dei vulcani trasferì l'acqua nell'atmosfera che era satura d'acqua. E la pioggia ha trasferito l'acqua sulla superficie.

Rispetto ad altri pianeti e oggetti del sistema solare più piccoli, la Terra ha un grande vantaggio. È abbastanza grande da impedire alle molecole d'acqua di lasciare il campo gravitazionale e ha un campo magnetico che impedisce l'erosione atmosferica (Wikipedia). Ciò è dovuto al fatto che il nucleo esterno della Terra è liquido (Moving charge liquid = campo magnetico). Marte probabilmente aveva oceani fino a quando il suo nucleo esterno si è solidificato così tanto, che la convezione è stata interrotta. Dopo la scomparsa del campo magnetico, alcuni milioni di anni di radiazione solare hanno rimosso tutta l'atmosfera e gli oceani.

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

Una questione importante di cui rendersi conto è che l'acqua deve essere stata molto abbondante nel disco protosolare, come già affermato da Tobias. Per ampliare questo, voglio solo toccare brevemente le abbondanze atomiche che misuriamo nella corona del sole, come presentato da un grafico wikimedia-commons:

enter image description here (Nota a margine: quelle abbondanze si confrontano bene con le abbondanze riviste Asplund2009)
Noi pensa che quei numeri siano rappresentativi della composizione in massa del Sole, poiché sta bruciando elio solo da 4.567 Gyrs. Quindi la composizione è generalmente considerata primordiale, o ciò con cui è iniziato il sistema solare.

Ora immaginiamo questa miscela atomica che si accumula attorno ai giovani pianeti terrestri e concentriamoci sugli elementi più abbondanti H, He, C, N e O. In uno spesso involucro planetario, schermato dai raggi UV, la chimica di equilibrio lo farà quindi si formerà molto $ H_2 $, lui rimarrà inerte e C, N, O proveranno a reagire con l'idrogeno, semplicemente perché il numero di incontri è molto più alto con quello, che all'interno del gruppo CNO. Si formerà un po 'di CO, poiché si tratta di una molecola molto stabile, ma poiché il C si esaurisce e la nostra nebulosa protosolare ha $ C / O \ circa 0,5 $, rimane ancora molto ossigeno. Quindi si combinerà inevitabilmente con $ H_2O $.

Il risultato è che ci aspettiamo che ci sia davvero molta acqua nei dischi che formano il Pianeta.

La fuga o la distruzione dell'acqua dopo questo periodo, tuttavia, è apparentemente anche molto efficiente e altre risposte hanno toccato la ritenzione idrica sulla Terra. Quindi in effetti gli astronomi al momento si chiedono piuttosto "dove è finita tutta l'acqua?"

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

Gli oceani si sono formati su altri pianeti rocciosi - almeno Venere e Marte, e inoltre, anche molte lune di Giove e Saturno.

Il problema è quello dei due altri " uberplaneti " terrestri che avevano oceani - cioè i summenzionati Venere e Marte - li persero, ma in modi piuttosto diversi.

Su Venere, sembra che ciò che è successo sia stato che, sintetizzando le migliori teorie e prove finora, mentre il Sole diventava costantemente più caldo come risultato dell'evoluzione stellare della sequenza principale naturale, il pianeta essenzialmente ha lasciato il zona abitabile. Gli oceani evaporarono e si persero nello spazio. Il modo in cui funziona è che quando il pianeta si riscalda, il contenuto di vapore acqueo nell'atmosfera aumenta e parte di quel vapore sale nella parte superiore dell'atmosfera. In alto, il flusso UV inizia a rompere (fotodissociazione) le molecole d'acqua, rilasciando l'idrogeno, che poi fuoriesce facilmente poiché la sua energia di gravitizzazione è molto bassa (per Venere, con una velocità di fuga di 10,36 km / s, è sulla Terra: rimuovere una molecola $ \ mathrm {H} _2 $ , una massa di ~ 3,4 yg, costa 0,18 aJ o 1,1 eV, che può essere facilmente fornita dai fotoni , vento stellare o altri fattori. Lo spogliamento dell'idrogeno nascente [monoatomico], se ciò potesse avvenire senza molecolarizzazione, richiede la metà.). Il risultato finale è un'atmosfera ricca di ossigeno (ossigeno quasi puro) ad altissima pressione, anche se le reazioni chimiche con la roccia sottostante potrebbero spogliarne una parte.

Ma come puoi notare, l'atmosfera attuale è principalmente anidride carbonica, con una temperatura superficiale molto elevata, e quindi mentre quanto sopra è abbastanza plausibile, ci si deve chiedere come si sia ottenuta questa atmosfera. Bene, ecco il punto. Proprio come la Terra, Venere probabilmente aveva una tettonica a placche all'inizio della sua storia quando aveva gli oceani. L'acqua dell'oceano sembra essere una componente necessaria dell'attività tettonica delle placche su pianeti delle dimensioni almeno della Terra, agendo come una sorta di "lubrificante" e senza di essa la tettonica delle placche non può funzionare. Quindi, una volta che l'acqua è evaporata da Venere, qualsiasi tettonica che aveva si sarebbe fermata.

La cessazione della tettonica a placche, anche se potrebbe non sembrare molto per chi non lo sapesse (e allora? I continenti smettono di muoversi, e smetti di ricevere i terremoti?), è in realtà catastrofico per questo tipo di pianeta. Vedete, la tettonica a placche fa molto di più che spostare continenti, montagne e terremoti. Ciò che fa crucialmente è di servire come una sorta di "valvola di rilascio" per il calore che viene generato all'interno del pianeta a seguito del decadimento dei radionuclidi primordiali mescolati con le rocce del mantello (principalmente $ ^ {238} \ mathrm {U} $ ). Questo perché, nelle zone di espansione, il materiale caldo del mantello fuoriesce (l'Islanda è un buon esempio terrestre di dove questo processo accade appena sopra l'acqua e può essere visto ad occhio nudo - youtube se sei troppo povero per viaggiare ) e nelle zone di subduzione vengono creati vulcani, come nell'anello di fuoco del Pacifico sulla Terra. Il materiale rilasciato trasferisce il calore all'atmosfera e quindi alla fine viene irradiato nello spazio, perdendo così il calore interno. Senza questo processo, il calore viene disperso in modo molto meno efficiente, essenzialmente solo per conduzione attraverso il terreno, il che è terribile.

Di conseguenza, una volta che si perde la tettonica, il calore radioattivo inizia a svilupparsi all'interno e la temperatura del mantello inizia a salire considerevolmente. E quando inizia, alla fine, qualcosa deve cedere. E ciò che "dà" non è del tutto ben compreso, ma sembra che sia o che la tettonica ricomincia per un "breve" tempo "con una vendetta", o che iniziano diffuse eruzioni di inondazioni basaltiche, o una combinazione delle due. In ogni caso, il risultato è un rapido - su scala geologica ovviamente, in realtà circa 100 milioni di anni - "evento di resurfacing globale" risultante in una o una combinazione di subduzione / rimontaggio totale della vecchia crosta (quindi questo è un considerevolmente più veloce velocità di movimento tettonico rispetto alla Terra: riciclare tutta la sua crosta su 100 Myr richiederebbe un movimento delle placche dell'ordine di 20 cm / anno, dove il movimento più veloce delle placche [India] negli ultimi tempi era solo di circa 4-6 cm / anno) , o il suo progressivo seppellimento in flussi simili a quelli delle Trappole Siberiane, probabilmente provenienti da più sorgenti di sfiato, che si estendono per un periodo talmente lungo da coprire almeno tutte le zone basse. In entrambi i casi si verifica il diffuso rilascio di gas vulcanici che include principalmente anidride carbonica, e che converte rapidamente l'atmosfera in uno stato di "serra in fuga" come vediamo oggi sul pianeta. L'ultimo GRE su Venere è stato terminato a circa 500 mA, e potrebbero essercene altri prima fino al momento in cui ha avuto gli oceani per l'ultima volta, ed è possibile che lo spessore attuale sia il risultato di una tale catena di episodi invece di uno solo. .

Gli oceani su Marte, d'altra parte, sembrano aver subito una scomparsa piuttosto tranquilla. In questo caso, sembra che il problema principale fosse che il pianeta era semplicemente troppo piccolo e la causa non era il risultato di cambiamenti esterni nella forma di quelli del Sole, ma piuttosto interni. Come risultato della sua mancanza di dimensioni e quindi di massa, c'era sia meno calore primordiale all'interno del nucleo che un carico di radionuclidi più piccolo per mantenere la temperatura interna. L'interno si sarebbe raffreddato al punto che il suo nucleo interno in ferro si sarebbe congelato completamente, e questo avrebbe spento la dinamo magnetica planetaria, che sappiamo esistesse in passato grazie al fatto che ci sono ancora oggi piccole aree di magnetizzazione "fossilizzata" nella crosta a causa di concentrazioni di minerali di ferro magnetizzabili.

E questo è un problema perché il campo magnetico su un pianeta terrestre ha lo scopo di deviare il vento solare lontano dall'atmosfera. Senza di essa, il vento colpisce direttamente l'atmosfera e inizia a "sputacchiare", o soffiare via. Marte ha così perso la sua atmosfera in un effetto simile a una coda di cometa, e con questo è andato anche negli oceani grazie alla conseguente caduta di pressione. Ciò che restava era la piccola quantità di anidride carbonica pesante (e quindi difficile da rimuovere). Non è stata prodotta alcuna serra impazzita perché la situazione termica all'interno era esattamente l'opposto: non si trattava di surriscaldamento, ma piuttosto di raffreddamento.

In generale, fintanto che il materiale da cui si formano i pianeti - cioè il proplyd della stella - ha notevoli quantità di acqua, come tipicamente accade, i pianeti formeranno oceani grazie al processo di differenziazione chimica che porta all'accumulo di una superficie serbatoio. In effetti, in molti casi, possono formare molto più oceano come abbiamo visto dall'osservazione di sistemi planetari extrasolari con pianeti che potrebbero avere strati "oceanici" spessi centinaia di km (tecnicamente, questo sarebbe solo liquido oceano corretto fino a circa 100 km circa - a quel punto, la pressione diventa abbastanza alta [sebbene la profondità precisa dipenda dalla gravità locale] da congelare l'acqua per compressione [pressione circa 1 GPa, per confronto, le Marianne sulla Terra, a 10 km di profondità, sono di circa 100 MPa], e il resto dello strato sotto quel punto è costituito da varie fasi di ghiaccio ad alta pressione) quindi nessuna terra nuda. Tutto dipende dal contenuto di acqua del materiale che lo forma, e questo è abbastanza variabile.

(Si potrebbero, in realtà, considerare alcune lune di Giove e Saturno come esempi del Sistema Solare di questo tipo di pianeta composizione, solo a dimensioni molto ridotte poiché gli esempi extrasolari sono a nord di una massa terrestre ( $ 6000 \ \ mathrm {Yg} $ ).)

Questa è una bella risposta dettagliata, ma tieni presente che la storia del "campo magnetico protegge l'atmosfera" non è supportata dai dati attuali. Vedi un recente documento http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1093/mnras/stz1819 e refs nell'introduzione. Domanda anche: sei a conoscenza di modelli di evoluzione geologica + atmosferica accoppiati che possono riprodurre quantitativamente le storie presentate da te su Marte / Venere? Senza un supporto quantitativo, dopotutto sono solo quelle ... storie.
@AtmosphericPrisonEscape: Il tuo articolo collegato non sembra davvero distruggere la spinta generale dell'idea, ma suggerisce che è un po 'semplicistico e aggiunge più dettagli, più interessante. Leggendo il collegamento, un campo magnetico abbastanza forte _will_ devierà davvero il vento stellare, e mentre indebolisce questa protezione vacilla, proprio come ho detto. Ma la ruga è che apparentemente, secondo il giornale, una volta che scende oltre una certa forza, ma prima che abbia toccato lo zero, acquisisce effettivamente un effetto _antagonistico_ in cui _assiste_ il vento stellare a spogliare l'atmosfera.
Quindi, se pensi a una curva che ha "intensità del campo magnetico" sull'asse x e "capacità di protezione" sull'asse y, sembrerebbe una "curva a ciotola" - inizia da zero, va _down_ in capacità _negative_ (es. è dannoso), raggiunge un minimo, poi si gira e ricomincia a salire fino a raggiungere una capacità protettiva positiva (in realtà protettiva) e poi oltre lo zero.
Inoltre, il preciso quando e dove di ciò accade, cioè la forma della ciotola, dipende dalla forza del vento. Naturalmente, potrebbe anche essere che forse Marte iniziò con il campo nella gamma antagonista, e credo che anche il vento solare nel Sistema Solare primordiale fosse più forte - non ho la carta piena atm accessibile.
@AtmosphericPrisonEscape: Ho anche trovato questa roba: https://www.lpi.usra.edu/vexag/meetings/archive/vexag_4th/nov_2007/presentations/bullock.pdf parlando di Venere, fornisce uno schema almeno simile a qui anche se con uno solo evento che riemerge. Ma non sono sicuro di alcuna simulazione dalla formazione al presente di alcun modello, se hai riferimenti su qualcosa che è stato fatto che conosci, forse con uno scenario _different_, mi piacerebbe vederlo e quindi potrei forse rivedere il rispondi con qualcosa di meglio supportato da prove più forti.
Inoltre, quel post sembra che sia stato reso un po 'barbish con il raddoppio _repeated_ su "stories" e "dopotutto solo quelle ... stories". Puoi (e dovresti!) Sfidare i miei * argomenti *, ma non prenderò quel tipo di spazzatura, dove sembra che tu stia suonando il * tono *, mettendoci un piccolo punto in quel modo, usando un tornio e scalpellalo in quel modo, quando non ce n'è bisogno. Certo, forse mi sbaglio su quella valutazione del tuo intento e se è così ritirerò l'accusa, ma sembra così.
Il mio tono era il più neutro possibile, sta a te interpretarlo male. "Storia" è un modo particolare di vedere come si scrive un articolo scientifico, essendo consapevoli di una certa stretta relazione con le "storie" giornalistiche - da qui quella scelta delle parole. Sì, l'articolo che ho linkato cerca di trasmettere che la perdita di massa in funzione della magnetizzazione planetaria ha un massimo globale, in questo caso a 30 nT, per un corpo simile a Marte. Penso che sia una formulazione più semplice di ciò che fa l'articolo. Distrugge la nozione di "assenza di campo magnetico -> perdita massiccia", che è ancora ascoltata in molti dibattiti popscience.
Qualcosa che non è paywalled è il lavoro sul sito web di H. Gunell https://www.herbertgunell.se/research_escape.php (ha anche un bel fumetto) dove consiglio di leggere l'articolo, è molto semplice, ma fornisce la fisica fondamentale in un modo molto carino. Per quanto riguarda la "modellazione globale", sono a conoscenza solo del lavoro del gruppo di Vienna, http://adsabs.harvard.edu/abs/2018A%26ARv..26....2L, e so che hanno avuto problemi con i vincoli geochimici nei loro modelli, ecco perché l'ho chiesto.
@AtmosphericPrisonEscape Grazie per la prima parte è stata la parte "sono solo quelle ... storie" alla fine, _combinata_ con i riferimenti precedenti, mi ha fatto pensare qualcosa. Non era in nessun uso, ma si è imbattuto in quel modo nel complesso. Ad ogni modo, lasciamo perdere e andiamo per le cose buone: hai dati e grafici come, diciamo, cosa sarebbe stato il campo magnetico all'inizio di Marte e come si è evoluto nel tempo? Per esempio. se fosse iniziato a più della tua cifra di 30 nT e fosse sceso a quello e poi al di sotto nel tempo?
Come se fosse iniziato molto più in alto, diciamo più vicino a quello della Terra, allora sembra che lo schema generale funzioni, ma se è iniziato già nel regime antagonista sin dall'inizio, allora sì, la storia viene respinta a forza di prove empiriche.
Sfortunatamente non ho molta familiarità con la letteratura sulle prime dinamo terrestri. Ma i pochi articoli che conosco mi dicono che i modelli e le prove geologiche non sono venuti fuori finora. Non ho molto tempo per leggere molti articoli al momento, ma un altro nome che potrebbe aiutarti a trovare numeri ragionevoli è B. Ehlmann. Lavora molto sulla storia geologica di Marte e ha questa fantastica carta panoramica in Ehlmann et al. 2011 (fig.4, anche googlabile).
AilitcudzoCMT: thx.
#5
-1
Prince Mahad
2016-05-08 17:22:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

L'acqua in realtà non era mai stata presente sulla Terra prima della sua creazione e questo è certo.

Gli astronomi si sono resi conto che esistono due fonti già pronte: comete e asteroidi, la ghiaia del sistema solare disseminata tra i massi planetari. La differenza principale tra i due è che le comete hanno tipicamente una maggiore concentrazione di ingredienti che vaporizzano quando riscaldati, tenendo conto delle loro iconiche code gassose. Sia le comete che gli asteroidi possono contenere ghiaccio. E se, entrando in collisione con la Terra, avessero aggiunto la quantità di materiale che alcuni scienziati sospettano, tali corpi avrebbero potuto facilmente fornire acqua per gli oceani. Di conseguenza, ognuno è stato additato come sospetto nel mistero.

Giudicare tra i due è una sfida e nel corso degli anni il giudizio scientifico è passato dall'uno all'altro. Tuttavia, recenti osservazioni sulla loro composizione chimica stanno orientando la scala verso gli asteroidi. I ricercatori hanno riferito l'anno scorso, ad esempio, che i rapporti tra le diverse forme di idrogeno negli asteroidi sembrano corrispondere meglio a ciò che troviamo qui sulla Terra. Ma le analisi si basano su campioni limitati, il che significa che è molto probabile che non abbiamo ancora sentito l'ultima parola

Riferimenti / citazioni migliorerebbero questa risposta
"L'acqua in realtà non è mai stata presente sulla Terra prima della sua creazione e questo è certo." Questa è un'affermazione che non posso contestare ... :-)
Downvote: "L'acqua in realtà non è mai stata presente sulla Terra prima della sua creazione e questo è certo". L'acqua era ed è ovunque nell'universo, poiché O e H sono molto abbondanti e H2O si forma facilmente.
la terra non era presente prima della creazione, ma tutti i blocchi, compresa l'acqua, erano presenti nella nube di polvere che divenne il sistema solare.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
Loading...