Planetologie Dynamische Erde ETHZ

Monde sind Körper die sich auf einer Umlaufbahn um einen Planeten bewegen.

1AE= 150 Millionen Kilometer (mittlere Distanz Erde-Sonne)

Sternschnuppe und Feuerkugeln; Leuchterscheinungen in der Atmosphäre

Staubkörner, kleine Metall- oder Gesteinskörner aus dem interplanetaren Raum, die in die Atmosphäre
der Erde einfallen

extraterrestrisches Material, das den Sturz durch die Erdatmosphäre übersteht, meist von
Asteroiden
Unterscheidung zwischen undifferenzierten und differenzierten Meteoriten
Achondrite: Meteorite von planetaren Körpern mit Eisenkern (Mars, Mond… ), sind differenzierte
Steinmeteorite, da aus Krusten- und Mantelmaterial => Wenig Eisen
Chondrite: Meteorite von planetaren Körpern ohne Eisenkern, undifferenzierte Meteorite,
Gemisch aus Silikaten und Metallen
Älteste meteoritische Materie ist so alt wie das Sonnensystem (4.57 Milliarden Jahre)

Sternenstaub
SiC, Graphit und kleinste Diamanten von Nanometergrösse
Teilweise älter als Sonne(nsystem)
Kondensate aus expandierenden Hüllen von Sternen im Endstadium
In Meteoriten

"anomale" Isotopenhäufigkeiten; widerspiegeln Isotopenverhältnisse eines einzelnen
Muttersterns

sind Himmelskörper aus gasförmigen und festen Teilchen, die meist die Sonne auf Bahnen
umlaufen
Der eigentliche Körper, der so genannte Kern, besteht aus Eis und Staub («schmutzige
Schneebälle») und kann einen Durchmesser von etwa 1 bis 100 Kilometer besitzen.
Sind reicher an flüchtigen Elementen und
Verbindungen als primitive Meteorite
Zeugen der Bildung des Sonnensystems
Rosetta-Sonde: schwierige Landung, da keine/wenig
Gravitation
Herkunft: Oortsche Kometenwolke und Kuiper Gürtel
(riesige Erweiterung des Sonnensystems, Kometen
aus allen Richtungen um Sonne

Vorläufer und Bausteine von Planeten

Planeten ausserhalb unseres Sonnensystems

Gashülle eines Planeten (inkl. Wolken, Staub, etc,) & flüssige oder feste Substanzen, die (potenziell) mit
der gasförmigen Atmosphäre in Verbindung stehen:
Erdozeane, Methanseen auf Titan
Polare Eiskappen auf Erde und Mars
Wasser im Permafrost auf Mars
Karbonatsedimente auf Erde (& Mars)

Äusserste Schicht der Erdatmosphäre

Stern in unserem Sonnensysthem

Beobachtungssonde SOHO
Scheint, da sie grösser als bspw Jupiter ist

Sonnenenergie
Kernfusion: Wasserstoff fusioniert zu Helium
Es wird Energie frei, da Helium schwerer ist => E=m*c2
Leuchtkraft: 3.9*1026 W
Masse: 2*1030 kg
Die Sonne hat im Verhältnis zu ihrer Masse verglichen mit einem Menschen eine geringe Leistung,
trotzdem ist die Sonne viel heisser als ein Mensch, da die Sonne ein viel kleineres Oberflächen/ Volumen-Verhältnis und somit weniger Fläche für Wärmeverlust hat. Mit dem Oberflächen/Volumen-Verhältnis kann auch erklärt werden, weshalb die Erde noch Vulkanismus hat und der Mond nicht mehr.

Dunkle Stellen auf Sonnenoberfläche, die kühler sind und daher weniger sichtbares Licht abstrahlen als
der Rest der Oberfläche. Ihre Zahl und Größe ist das einfachste Maß für die sogenannte Sonnenaktivität.
Die Häufigkeit der Sonnenflecken wiederholt sich periodisch ca. alle 11 Jahre (Sonnenfleckenzyklus).
Ursache der Flecken und der in ihrer Nähe auftretenden Sonneneruptionen sind Magnetfelder.

Viele Einschlagskrater= alte Oberfläche (früher noch mehr Kollisionen)
Keine Atmosphäre
Tektonische Verwerfungen, hohe Cliffs (mehrere km), entstanden nicht wie auf Erde sondern bei
der Schrumpfung (Abkühlung)

Junge Oberfläche (wenig Krater)
Hotspotvulkanismus

Kein Mond
Tageslänge: 243 Erdtage; retrograde Drehung
Venusjahr: 225 Erdtage => Jahr ist kürzer als Tag!!
Permanente Wolkenhülle aus Schwefelsäuretropfen
CO2-Atmosphäre (90 bar) => extremer Treibhauseffekt (480°C)
Kein Wasser - kaum Erosion (sehr raue Oberfläche)

Weshalb hat die Erde als einziger innerer Planet heute Plattentektonik?
Warum hat sie ein starkes Magnetfeld?
Weshalb gibt es Leben auf der Erde, aber nicht auf der Venus?

Dunkle Flächen= Meere (Maria), helle (höhere Albedo)= Hochländer (Terrae)
Unterschiedliche Gesteine in Meeren und Hochländern
Meere sind jünger (haben weniger Krater)

Hochländern Anorthosite (plutonisch, viel Plagioklase) gibt.
Keine aktiven Vulkane

Mars ist kleiner als Erde und Venus aber grösser als der Erdmond
Viele Krater, keine Rinnen/ Kanäle
Hat eine dünne Atmosphäre 5-7 mbar (90 mal dünner als die der Erde)
Kalt (+20° C bis -160° C)
Häufige Staubstürme, Wirbelstürme

Keine feste Oberfläche (H, He)
Einige wenige Ringe
Roter Fleck: Wirbelsturm seit mehr als 400 Jahren, flaut langsam ab

Eismond, Eisoberfläche
Viele gleichmässig verteilte Krater = alte Oberfläche
Dunkles Material ist älter, weisses Eis wurde
freigelegt durch Krater, grosse Einschlagbecken
Auf Eis sehen Impactkrater anders aus als bspw auf

Eismantel und Silikat-Eisenkern
Krater unregelmässiger als auf Callisto => sehr unterschiedliche Alter der Oberfläche
Entstehung Kraterketten: Der Teil des Kometen, der näher an Ganymed war, verspürte die
stärkere Anziehung => Der Komet wurde in kleine Teile zerrissen, die schön in einer Linie
landeten
tektonische Rillen => Ganymed war länger geologisch aktiv/länger warm als Callisto

Wenige Krater (sehr junge Oberfläche: 10-100 Ma)
Oberfläche mit Kreuzstrukturen, Spalten, Rillen (Gletschermässig) => Plattentektonik
Packeisstrukturen wie auf Mars

Vulkanisch aktivster Körper im Sonnensystem

Viele dünne Ringe; 10-100m dick mit einem Radius von ca 200'000 km, die Ringe bestehen aus Eisklumpen, wahrscheinlich sehr alt

Um 90° gekippt, Drehachse liegt fast genau in der Bahnebene
24 Monde

Hat 11 Monde
Grosser blauer Fleck =Wirbelsturm

Big Bang => H, He (und Li)
Schwerere Elemente entstehen in Sternen durch Kernfusionen
Schwerere Elemente als Fe: Anlagerung von Neutronen an leichtere Kerne in Sternen im
Endstadium (Neutroneneinfang)

Interstellare Molekülwolke aus Gas und Stab zerfällt in einzelne Fragmente
Fragmente kollabieren und bilden Sterne
Fragmente bilden rotierende Akkretionsscheiben um das Zentralgestirn, aus denen sich (durch
Kollisionen) immer grössere Planetesimale und die Planeten bilden.

Erde: starkes Dipolfeld: Dynamo im Erdkern, Ausfrieren des flüssigen äusseren Kerns
Merkur: schwaches Dipolfeld. Konsistent mit Annahme eines aktiven Dynamos im Kern, trotzdem ist er
noch nicht ausgekühlt (wahrscheinlich hat er eine Art Frostschutzmittel)
Mond: kein Magnetfeld (höchstens kleiner, fester Kern)
Venus: kein Magnetfeld: kein flüssiger äusserer Kern???
Mars: kein Magnetfeld. Ev. Spuren eines alten Dipol-Magnetfeldes in Krustengesteinen?
 

Mond: keine aktiven Vulkane mehr, Vulkanbauten (selten), Mare Imbrium: vulkanische Ebene mit
Lavaflüssen
Merkur: starker explosiver Vulkanismus, Lavaflüsse
Venus: Hotspot-Vulkanismus
Mars: Riesenvulkane auf dicker Kruste, wahrscheinlich nicht mehr aktiv
Io: sehr aktiv aufgrund der Gezeitenheizung

Venus: Venus Kontinente sind zwar nicht viel älter als die Tiefländer (bezüglich Kraterdichte), aber viel stärker deformiert

Erde

Venus: praktisch kein Wasser an der Oberfläche => deshalb keine Plattentektonik ??
Erde: wasserreich, Vulkanismus an Plattenrändern, Wasser als Treibhausgas, Wasser => Leben
Mars: vermutlich viel Wasser als Grundeis in Kruste (Permafrost)