AST 1010 En kosmisk reise Forelesning 8 De

AST 1010 – En kosmisk reise Forelesning 8: De indre planetene og månen – del 2: Jorden, månen og Mars

De viktigste punktene i dag: • • • Generelt om jorden Drivhuseffekt på jorden Generelt om Månen Tidevann og tidevannskrefter Generelt om Mars Er det liv på Mars?

Bestemmelse av jordas alder • Radioaktive prosesser omdanner et grunnstoff til et annet (mer stabilt) • Jo mer stoff, jo raskere går prosessen (halveringstid) • Eksempel: 238 U 206 Pb t = 4. 5 x 109 år 3

Jordas indre AST 1010 Jorda og månen 4

Vulkanisme og tektoniske plater 5

Jordskorpa fornyes hele tiden AST 1010 Jorda og månen 6

• Hot spot-vulkanisme skjer ikke mellom plater, men midt under en plate • De varme områder ligger i ro mens plata over beveger seg. • Derfor flytter det vulkanske området seg på jordoverflata. Eks. : Hawaii.

• Oppbygging av jordskorpa: Mellom plater som driver bort fra hverandre, kommer masse opp fra det indre. • Når plater kolliderer folder fjellkjedene seg opp: Alpene, Himalaya og Andes. • Nedbryting av jordskorpa: Havbunnsplater kolliderer med kontinenter, skyves under disse, smelter og gir materiale tilbake til mantelen. • Jordskorpa er ung! Den skiftes ut hele tiden. 8

Hot spot-vulkanisme 9

• Jorda er den eneste planeten i solsystemet med kontinentaldrift (i dag) • På de andre indre planetene er hotspotvulkaner de eneste vulkanene vi finner • Vulkansk aktivitet på randen av kontinentalplater er dermed spesielt for jorda

Jordas magnetfelt 11

Jordas magnetfelt beskytter oss mot partikler i solvinden 12

Nordlyssonen AST 1010 Jorda og månen 13

Planetatmosfærer (repetisjon fra sist) • I grove trekk bestemt av forholdet mellom to størrelser: 1. Unnslippingshastigheten fra planetens tyngdefelt, som avhenger av massen og radien. 2. Gjennomsnittlig bevegelsesenergi til gassmolekylene, som avhenger av temperatur og molekylmasse.

Jordens atmosfære • • 78. 1 % nitrogen (N 2): 28. 0134 amu 20. 9 % oksygen (O 2): 31. 9988 amu 0. 9 % argon (Ar): 39. 948 amu 0. 1 % karbondioksid (CO 2): 44. 0095 amu • https: //www. youtube. com/watch? v=e 7 Zq. MT Bw. FVs

Hvorfor er trykket på Venus’ overflate så høyt? • Jordens overflate: 1 atm • Venus’ overflate: ca. 90 atm • • Det viser seg at Venus’ atmosfære veier mye mer enn Jordens At CO 2 veier mer enn O 2 og N 2 forklarer ikke en så stor forskjell Begge planetene hadde vulkaner som tilførte CO 2 Hva skjedde på Jorden som ikke skjedde på Venus?

Jordens karbonsyklus • Vann og planteliv binder karbon i jordskorpa • I tillegg sender jordens kontinentaldrift dette ned i jordens mantel • Resirkulerer karbon tilbake til jordas indre i stedet for i atmosfæren

Utviklingen av jordas atmosfære Opprinnelig: Mest hydrogen og helium. For lette til at de blir værende. Sekundær atmosfære fra vulkansk aktivitet: Mye CO 2, lite O 2. Jorda kjøles ned, mye CO 2 blir løst opp i vann, utskilt som karbonater. For 3. 3 milliarder år siden kom de første oksygenproduserende bakteriene. Oksygen ble tilført atmosfæren. Oksygen på bakken reagerte kraftig med ammoniakk fra utgassing. Dannet mer nitrogen. Fås også fra UV-bestråling av NH 3. • Mer vegetasjon økt O 2 ozonlaget som beskytter liv mot UV-stråling liv på tørt land. • 200 millioner år siden: 35 prosent av atmosfæren O 2. • •

Venus vs. Jorda • CO 2 tas ikke ut av atmosfæren (ikke hav, planter) • Heller ikke kontinentaldrift på Venus i dag • Ender opp med en atmosfære av tunge molekyler som tyngdekraften holder på plass (til tross for temperaturen) • Jorda kan potensielt ha en tykkere atmosfære enn Venus (større tyngdekraft, lavere temperatur), men her har de tunge molekylene blitt fjernet fra atmosfæren (lettere molekyler har unnsluppet)

Drivhuseffekt på jorda • Ikke like ekstrem som Venus (0. 1 % CO 2 i stedet for 96 %) • Kaldere overflate bremser drivhuseffekten: – Snø og is reflekterer hvitt lys bort fra overflaten (mindre oppvarming) – Mye CO 2 lagres i land og hav når overflaten er kaldere • Når vi sender CO 2 ut i atmosfæren og varmer opp planeten, blir det mindre snø/is og overflaten frigir lagret CO 2 • Resultat: Selvforsterkende effekt (potensiell ubalanse)

Kilde: United States Environmental Protection Agency

Kilde: United States Environmental Protection Agency

Drivhuseffekt og psykologi • Føre-var-prinsippet: ”It is interesting that this idea that costly actions are unwarranted if the dangers are uncertain is almost unique to climate. In other areas of policy, such as terrorism, nuclear proliferation, inflation, or vaccination, some ’insurance’ principle seems to prevail: if there is a sufficient likelihood of sufficient damage we take some measured anticipatory action. ” • Kognitiv dissonans: ”Motviljen mot å ta en ubehagelig virkelighet inn over oss i handlingsendrende øyemed, gjør at vi modifiserer bildet av virkeligheten slik at den fremstår mindre ubehagelig; dermed unngås uønsket atferdsendring. ”

Drivhusgasser • Hovedsakelig CO 2, metan og vanndamp • Både mengde og hvor effektiv den aktuelle drivhusgassen er spiller inn • https: //www. youtube. com/watch? v=s. Tvq. Iijqv. Tg

Månen

Månen sammenlignet med jorden • Radius: 27. 3 % av jordens • Masse: 1. 2 % av jordens (Merkur er ca. 4. 5 ganger massiv) • Gjennomsnittlig temperatur: -20 ◦C (Jorden ca. 15 ◦C pga. atmosfæren)

Månens rotasjon • Omløpstid rundt jorden: 27. 32 døgn • Rotasjon rundt egen akse: 27. 32 døgn • Tilfeldig?

Bundet rotasjon – alltid samme side mot jorda

Tyngdekraft på månens overflate: ca. 1/6 av jordens https: //www. youtube. com/watch? v=16 D 0 hm. Lt-S 0

Månens indre AST 1010 Jorda og månen 31

Krater Copernicus

Bombekratre og månekratre

Hvor er kratrene på jorda? • Atmosfæren: Friksjon bremser og brenner opp meteorer • Nyskaping av jordskorpa • Erosjon (isbreer, vann, vind) • Høyere tyndekraft gir mindre virkning av eksplosjonen

Rundt 180 kjente kratre på jorda AST 1010 Jorda og månen 35

Om alder av skorper • Ujevn rate av kraterdannelse – høyest i perioden tidlig i solsystemets historie. • Få kratre betyr at skorpa er fornyet, og sier noe om prosesser i planetens eller månens indre (spesielt i fravær av en atmosfære)

Tidevann skyldes forskjeller i gravitasjonsfelt

Tidevann skyldes forskjeller i gravitasjonsfelt Havbunnen deformeres noe

Tidevann skyldes forskjeller i gravitasjonsfelt Vannet i havet deformeres mer enn havbunnen

Tidevann også fra Solen

Springflo: Månen og solen på linje

Høyvann og lavvann fra begge på samme sted

Tidevann måne jord sol jord måne sol måne % av måne jord 100% ca. 41% ca. 3300% ca. 17%

Nippflo: Månen og solen i rett vinkel

Hvorfor høyvann på baksiden?

Tyngdekraft fra månen (svakere på økt avstand)

Tyngdekraft fra solen (svakere på økt avstand)

Mindre månegravitasjon på baksiden enn jordas sentrum: Havbunnen vil bort fra sentrum (men er fast) Vannet i havet er lettere å forme (flytende), og løfter seg i forhold til havbunnen

Månens bevegelse rundt jorda gir litt mer enn 12 timer mellom to høyvann som følger etter hverandre AST 1010 - Kopernikus til Newton 50

Roche-grensen: Der tidevannskreftene blir så sterke at satellitten rives i stykker

Repetisjon • https: //www. youtube. com/watch? v=gft. T 3 w. HJGtg

Månefaser

Måneformørkelser § Totale og delvise måneformørkelser. § Måneformørkelser bare ved fullmåne !. . . men ikke ved alle fullmåner.

Månen kan passere over eller under jordskyggen, idet banen heller 5 o

Solformørkelser – bare ved nymåne

… men ikke ved alle nymåner!

Anbefalt video om formørkelser • https: //www. youtube. com/watch? v=PRgua 7 xce. DA

Dannelse av månen: Kollisjonsteorien AST 1010 Jorda og månen 59

• Serie viser sekvens fra kollisjon til månen er dannet. • Bygger på numerisk beregning. • Prosessen kan være rask – tar under ett år. AST 1010 Jorda og månen

Film om Theia • https: //www. youtube. com/watch? v=yuk. Sq. Uk. Kj 7 c

Mars

Mars sammenlignet med jorden • • • Radius: 53. 2 % av jordens Masse: 10. 7 % av jordens Omløpstid rundt solen: 1. 88 år 1 døgn på Mars er 24. 7 timer Gjennomsnittstemperatur: -65 ◦C

Tyngdekraften på Merkur og Mars Solen Merkur Venus Månen Mars Masse (jordmasser) 0. 055 0. 815 0. 012 Radius (jordradier) 0. 383 0. 95 0. 273 0. 532 Rotasjonstid (jordddøgn) 58. 646 -243 27. 32 1. 026 Omløpstid (jordår) 0. 24 (29/3) 0. 615 (13/8) 0. 0748 1. 88 Store halvakse (AU) 0. 387 0. 723 0. 0026 1. 52 Banefart (km/s) 47. 4 35. 0 1. 022 24. 08 Temperatur (C, snitt) 167 464 -20 -65 Tyngdekraft (% jordens) 37. 76 90. 81 16. 31 37. 76 Jupiter Saturn Uranus 0. 107 Neptun Pluto

Panoramabilder fra Mars https: //www. 360 cities. net/sets/curiosity-mars

Mars: topografisk kart av overflaten AST 1010 - De indre planetene 66

Olympus Mons (21 300 m høyt) AST 1010 - De indre planetene 67

Nettverk av elver og sideelver AST 1010 - Vann, liv og atmosfærer 68

Finnes det flytende vann på Mars i dag?

Rennende vann på Mars

Phobos og Deimos 72

Liv på Mars? • Vann kan ikke eksistere i lengre tid i flytende form på overflaten i dag. • Tynn atmosfære og fravær av magnetfelt betyr manglende beskyttelse mot skadelig stråling. • Lite trolig at det finnes liv der nå. • Men vi har mange indikasjoner på at det fantes vann på overflaten før, og at atmosfæren var tykkere.

Mars kan ha vært beboelig tidligere Ill. Kevin Gill (https: //plus. google. com/+Kevin. Gill)