Astronomi

Hvordan ødelægger solvinden atmosfæren på en planet, der mangler et magnetfelt?

Hvordan ødelægger solvinden atmosfæren på en planet, der mangler et magnetfelt?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Det siges, at fordi Mars ikke har et magnetfelt, forsvandt atmosfæren, men hvordan kan solvind forårsage det?

At protoner og elektroner kan ændre molekyler i en atmosfære, kan jeg forstå, men hvordan kan solvind få molekyler til at flygte fra tyngdekraften?

Eller er det, at atmosfæren ikke slap ud i det ydre rum, men derimod blev molekylerne for tunge, så de blev solide og blev trukket op til planetens overflade?


Hvad der bestemmer, hvor længe en planet vil beholde sin atmosfære, er styrken af ​​planetens tyngdekraft i forhold til den tilfældige termiske bevægelse af molekylerne i dens atmosfære.

Atmosfæren er en gas, og alle gasser har molekyler, der bevæger sig rundt med hastigheder, der er afhængige af temperaturen. Gasser med høj temperatur bevæger sig hurtigere, og gasser med lav temperatur bevæger sig langsommere. Hvert gasmolekyle har en hastighed $ v _ { text {gas}, text {gennemsnit}} = sqrt { frac {3k_BT} {m _ { text {gas}}}} $.

Derudover trækkes hvert enkelt molekyle til jorden af ​​tyngdekraften. Tungere gasser, såsom vand, kuldioxid og ilt, trækkes mere end lettere gasser, såsom brint og helium. Planetens flugthastighed er givet ved $ v _ { text {escape}} = sqrt { frac {2GM _ { text {planet}}} {R _ { text {planet}}}} $.

Hvis et gasmolekyle har en høj nok termisk energi, så hvis den er øverst i atmosfæren, kan den flyve ud i rummet, hvor den termiske bevægelse overvinder tyngdekraftens træk. Jo lettere det er, jo mindre termisk energi skal det have. Dette afhænger selvfølgelig af sandsynlighed og statistik, men generelt, hvis $ v _ { text {gas}} ge0.2 gange v _ { text {escape}} $, vil denne gasart blive reduceret til 1/2 dets oprindelige beløb efter 1 milliard år.

Solvind består af ladede partikler og højenergifotoner, som afbøjes af en planetens magnetfelt. Imidlertid interagerer partiklerne med atmosfæren i tilfælde af en planet som Mars uden magnetfelt. De har tendens til at opdele molekyler fra hinanden, hvilket resulterer i lettere gasser (en proces kaldet "fotodissociation"). Disse gasser, der er bundet mindre stærkt af tyngdekraften, er mere fri til at flyve ud i rummet under termisk bevægelse. Når mere og mere gas forlader planeten, bliver atmosfæren tyndere og tyndere, indtil i sidste ende kun de tunge gasser er tilbage. Derudover, når et molekyle opdeles, kan den energi, der tilføres det ved stød, være nok til at skubbe det ud af atmosfæren (en proces kaldet "forstøvning").

Planeter (og måner), der er tættere på solen, udsættes for mere intens solstråling og har også højere atmosfæriske temperaturer. Dette er grunden til, at fjerne måner, såsom Titan, har tykke atmosfærer af kulbrinter. Planeter tæt på solen, såsom Venus, kan bevare deres atmosfære af forskellige årsager. For det første er Venus atmosfære primært kuldioxid, som er meget tungere end brint og sværere at opdele via fotodissociation end vand. Planeter som Jorden har også hydrogeologiske cyklusser, som kan genbruge gas fra klipper og vand tilbage i atmosfæren.

For mere information om dette, læs op på Jeans Escape. Et godt sæt noter til begyndere kan findes her.


I det mindste i tilfælde af Mars bærer solvinden et magnetfelt af planeten. I Mars-atmosfæren er ioniserede partikler skabt af interaktioner med UV-lys, kosmiske stråler osv. Det magnetiske felt, der bevæger sig, skaber et elektrisk felt, der fremskynder ionerne væk fra planeten. Denne effekt blev for nylig målt af rumfartøjet MAVEN:

MAVEN har undersøgt, hvordan solvind og ultraviolet lys fjerner gas fra toppen af ​​planetens atmosfære. Nye resultater indikerer, at tabet opleves i tre forskellige regioner på den røde planet: ned ad "halen", hvor solvinden strømmer bag Mars, over Mars-polerne i en "polar sky" og fra en udvidet sky af gas, der omgiver Mars. Videnskabsteamet fastslog, at næsten 75 procent af de undslippende ioner kommer fra haleregionen, og næsten 25 procent er fra fjerregionen med kun et mindre bidrag fra den udvidede sky.

Den dominerende effekt kunne være forskellige andre steder. F.eks. Må Jupiters måner håndtere den dynamo, der genereres fra det joviske magnetfelt. Og i et tilfælde som Io sker den atmosfæriske stripping ikke så hurtigt som forventet, fordi hver gang Io tilsyneladende går bag Jupiter og mister sollys, kondenserer dens atmosfære og falder til overfladen!


Hvordan ødelægger solvinden atmosfæren på en planet, der mangler et magnetfelt? - Astronomi

Solvinden og sol-XUV / EUV-strålingen udgør en permanent tvang af den øvre atmosfære af planeterne i vores solsystem og derved påvirker beboeligheden og chancerne for liv til at dukke op på en planet. Tvingningen er i det væsentlige omvendt proportional med kvadratet for afstanden til solen og er derfor vigtigst for de inderste planeter i vores solsystem - de jordlignende planeter. Virkningen af ​​disse to tvangsudtryk er at ionisere, opvarme, kemisk modificere og langsomt erodere den øvre atmosfære gennem en planets levetid. Jo tættere på solen, jo mere effektiv er denne proces. Atmosfærisk erosion skyldes termisk og ikke-termisk udslip. Tyngdekraft udgør den største beskyttelsesmekanisme for termisk udslip, mens den ikke-termiske udslip forårsaget af ioniserende røntgenstråler og EUV-stråling og solvinden kræver andre beskyttelsesmidler. Ionosfærisk plasmaenergi og ionoptagelse repræsenterer to kategorier af ikke-termiske flugtprocesser, der kan bringe stof op til høje hastigheder, langt ud over undslippehastighed. Disse energiprocesser er nu blevet undersøgt af en række plasmainstrumenter, der kredser om Jorden, Mars og Venus i årtier. Plasmamåleresultater udgør derfor det mest nyttige empiriske datagrundlag for det emne, der diskuteres. Dette betyder ikke, at ionosfærisk plasmaenergi og ionoptagelse er de vigtigste processer for den atmosfæriske flugt, men de forbliver processer, der nemmest kan testes mod empiriske data. Afskærmning af en planets øvre atmosfære mod sol-XUV, EUV og solvindtvingning kræver stærk tyngdekraft og et stærkt indre dipolmagnetfelt. For eksempel giver det stærke dipolmagnetfelt på jorden en “magnetisk paraply”, der afværger solvinden i en afstand af 10 jordradier. Omvendt betyder manglen på et stærkt indre magnetfelt på Mars og Venus, at solvinden har mere direkte adgang til deres topside-atmosfære, grunden til, at Mars og Venus, planeter, der mangler stærke indre magnetfelter, har så meget mindre vand end Jorden ? Klimatologisk og atmosfærisk tabsproces over evolutionære tidsplaner for planetariske atmosfærer kan kun forstås, hvis man overvejer det faktum, at solens stråling og plasmamiljø har ændret sig væsentligt med tiden. Standard stjernemæssige evolutionære modeller indikerer, at Solen efter sin ankomst til ZAMS (Zero-Age Main Sequence) (ZAMS) 4.5 for Gyr siden havde en samlet lysstyrke på ~ 70% af den nuværende sol. Dette burde have ført til en meget køligere jord i fortiden, mens geologiske og fossile beviser tyder på noget andet. Derudover indikerer observationer fra forskellige satellitter og undersøgelser af solceller (sollignende stjerner med forskellig alder), at den unge sol roterede mere end 10 gange sin nuværende hastighed og havde tilsvarende stærke dynamodrevne højenergiemissioner, hvilket resulterede i stærk Røntgen- og ekstrem ultraviolet (XUV) emissioner, op til adskillige 100 gange stærkere end den nuværende sol. Endvidere kan bevis for en meget tættere tidlig solvind og massetabshastigheden for den unge sol bestemmes ud fra kollision af ioniserede stjernevinde fra solens proxyservices med den delvist ioniserede gas i det interstellære medium. Empiriske korrelationer af stjernemassetabshastigheder med røntgenoverfladefluxværdier gør det muligt at estimere solvindmassestrømmen på tidligere tidspunkter, når solvinden kan have været mere end 1000 gange mere massiv. De vigtigste konklusioner trukket på baggrund af solen-i-tid- og en tidsafhængig model af plasma-energisering / flugt er, at:

Solforcering er effektiv til fjernelse af flygtige stoffer, primært vand, fra planeter,


Hvad er den mindste planet / måne, der stadig har et påviseligt magnetfelt?

Jeg vil bare tilføje, at der findes to slags magnetfelt. Intrinsiske magnetfelter og inducerede magnetfelter. Kviksølv, Jorden, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun har iboende felter. Det skyldes normalt, at de har metalkerner. (Jern til jord og kviksølv og metalbrint til giganterne.) De drejer hurtigt (især Jupiter, som har en rotationshastighed på 10 timer !!), og fordi deres kerne er en kæmpe leder, skaber de et magnetfelt rundt om planeten. Venus og Mars har kun et induceret magnetfelt. Dette felt er skabt af solvinden, som i det væsentlige er en masse ladede partikler, der flyver med meget høje hastigheder. Disse skaber et magnetfelt, der interagerer med planeterne og skaber et bueskok. (Bovstødet dæmper dybest set solvinden til subsoniske hastigheder.) Og som den anden fyr allerede har sagt, er kviksølv den mindste planet med et indre felt og har også det mindste indre magnetiske felt. Jupiter har af faaaaar det største felt. Det er MANGE størrelsesordener større end de andre. Dette skyldes Jupiters størrelse og hans latterligt hurtige rotation. (seriøst er 10h mere end dobbelt så hurtig som Jorden, mens Jupiter også er mere end 20 gange så stor som Jorden. fuldstændig latterlig) Og den sidste faktor, der gør hans magnetfelt så stærk, er plasma, der kommer fra dens måne Io. Plasmaet følger Jupiters magnetfelt og tilføjer faktisk internt tryk og svækker effekten af ​​solvinden.

Dette stærke magnetfelt er faktisk et stort problem for rumfartøjer, der ønsker at udforske jupiter. Det stærke felt skaber ekstremt stærke strålingsbælter omkring Jupiter og dets måner. Strålingen er så stærk, at den faktisk vil ødelægge ethvert rumfartøj, der forbliver for længe, ​​og det vil helt sikkert dræbe ethvert menneske, der vil komme ind i strålingsbælterne. Desværre er Europa direkte inden for disse bælter, så det vil være meget vanskeligt at udforske dets is og (sandsynlige) underis.


Dynamisk dynamo

Den korte definition af en dynamo er denne: det er en ting, der fremstiller magnetiske felter. Den lange definition er ret lang. Når alt kommer til alt er dette et aktivt område inden for videnskabelig forskning. Det følgende er et forsøg på at fange det.

Det viser sig, at det er ret nemt for naturen at fremstille en magnetisk dynamo, og der er mange forskellige slags. For den type der fremstiller jordens felt, er alt hvad du behøver:

  1. En stor mængde ledende materiale.
  2. Rotation, der er hurtigere nær midten end ved kanterne.
  3. En eller anden kilde til agitation.

Jeg er ret sikker på, at du kunne arrangere alt det i en lokal isenkræmmer. Hvis du ikke kan, prøver du ikke engang.

Så her er historien, i det mindste som det antages at gælde for Jorden. Kernen er virkelig metal: jern, nikkel - værkerne. Metaller leder elektricitet. Kontrollere.

Jorden snurrer også. Du har måske bemærket det. Men fordi den faste indre kerne er omgivet af den flydende ydre kerne, og kappen ikke er helt fast, roterer de indre bits hurtigere end de ydre bits. Kontrollere.

Endelig er kernen på vores planet virkelig, virkelig varm. Det udvendige er ... mindre. Som en kogende kande med vand indefra og ud skaber denne varmeforskel konvektionsstrømme. Lavet af flydende metal. Se, bare gå med det. Og på grund af Coriolis-kraften vrides Jordens rotation op i konvektionsstrømmene som en magma-orkan. Som jeg sagde, bare gå med det. Orkaner er ret urolige: det sidste flueben er på plads. Den indre af vores planet har alle ingredienserne til at skabe en magnetisk dynamo.

Ledende metaller i kernen bevæger sig rundt og skaber et svagt magnetfelt. På grund af konvektionen og vridningen bliver dette felt foldet og genfoldet og håndhævet og forstærket, ligesom at fordoble et svagt elastik for at gøre det stærkere. Dette skiftende magnetfelt påvirker bevægelsen af ​​det ledende materiale, som ender med at skabe endnu mere magnetfelt. (Lær mere om Jordens dynamo i denne video.)

Jordens kerne har bare for meget sjov - det kan ikke lade være med at fortsætte med at svinge magnetfelter ud.

Ikke kun skaber dynamoer magnetfelter, men de opretholder dem også. Så længe en energikilde forbliver, forbliver kraftfeltet op. Sådan har Jorden formået at bevare sit beskyttende skjold i milliarder af år. Men hvad er kilden til den energi?


Habitability Habit: Overdrivelse af jordlignende karakter

Sekularister sætter for meget håb på nogle aspekter af jordlignende exoplaneter, men nogle gange holder virkeligheden deres fantasi i skak.

Titanic-bommert: Et af de mest ekstreme tilfælde af astrobiologisk dårskab i nyere hukommelse er den offentlige præsentation af Titan som et mere beboeligt sted for mennesker end Mars. Space.com og Fox News Science, fuldt ud klar over, at det er -290 ° F på overfladen af ​​denne store måne af Saturn, deltog i denne fantasifest, lokket af tanken om fri energi. Cassini-videnskabsmand Amanda Hendrix og medforfatter Yuk Yang ser på al den gratis olie- og vindkraft dernede, som om det er alt, hvad der betyder noget. Ingen mad, ingen ilt og en milliard miles rumfart er mindre anliggender for disse spekulanter, som aldrig bliver nødt til at blive holdt ansvarlige for deres ideer, da de vil være langt væk, når mennesker springer de teknologiske forhindringer for endda at komme der endsige være i stand til at lande uden at fryse fast med det samme. Udover disse udfordringer, skulle fremtidige bosættere hellere ikke medbringe eller fremstille ilt, ellers med alle de carbonhydrider, der er til stede i atmosfæren, vil bosættelsen gå kablooey første gang nogen tænder en kamp.

Illustrationer til et af Cassini & # 8217 s 127 Titan-møder

Fejl som dette kommer fra at fokusere på et aspekt af beboelighed til udelukkelse af andre. Titan kredser inden for Saturns magnetosfære 95% af tiden, hvor den udsættes for partikler med høj energi. Mangler et eget magnetfelt, udsættes det for den dødbringende solvind de andre 5% af tiden. Desuden er Titans atmosfære forgiftet med acetylen, benzen og andre toksiner. Det har smog, der skjuler enhver visning af stjernerne fra overfladen. Og det er så dødeligt koldt, at enhver livsform, der ikke kontinuerligt opvarmes, vil dø med det samme. Isen på Titan er så kold, faktisk opfører den sig som solid sten. De eneste steder for bådrekreation er søer med flydende metan og etan. Titan ser ikke ud som et sjovt sted for mennesker at tage hen, selv med al den gratis olie. Lejlighedsvis spekulationer om mikrober på Titan virker meget urealistiske. Hvis evolutionister ikke kan finde ud af, hvordan mikrober blev til på en ideel planet som Jorden, hvordan kan de forestille sig, at det sker i en verden, hvor alt vandet er låst inde i is?

TRAPPIST-fangenskab: For et par uger siden hypede nyhedsmedierne TRAPPIST-1-stjernen som et sted at lede efter livet. Dens syv planeter, tre inden for & # 8216-beboelig zone & # 8217, hvor der måske findes flydende vand, ophidsede fantasien om astrobiologer, der lækkede deres håbefulde drømme til pressen. Nu er der dårlige nyheder. Mike Wall rapporterer på Space.com, & # 8220De potentielt jordlignende planeter i TRAPPIST-1-systemet er trods alt ikke så befordrende for livet, rapporterer to nye undersøgelser. & # 8221 Angrebet af blusser og udbrud fra moderstjernen sandsynligvis ødelagt atmosfærerne på alle disse planeter, hvis de har eller havde dem. Harvard-astronom Avi Loeb siger med humoristisk underdrivelse, & # 8220Dette ville skade chancerne for, at livet dannes eller vedvarer. & # 8221 De velsignelser, vi nyder på Jorden, skiller sig ud i dette uddrag:

Men det bliver værre. Fordi TRAPPIST-1-systemet er så tæt pakket, har stjernens magnetfelt sandsynligvis forbundet med planeternes, tillader stjernevindspartikler at strømme direkte ind i verdens & # 8217 atmosfære, fandt forskerne. Dette har sandsynligvis forårsaget atmosfærisk nedbrydning, og verdener har måske endda mistet deres luft helt.

Jordens magnetfelt fungerer som et skjold mod de potentielt skadelige virkninger af solvinden, sagde studieleder Cecilia Garraffo fra CfA i samme erklæring. & # 8220Hvis Jorden var meget tættere på solen og udsættes for angreb af partikler, som TRAPPIST-1-stjernen leverer, ville vores planetariske skjold svigte ret hurtigt. & # 8221

Den type stjerne betyder noget for beboelighed, understreger Phys.org. Efter at have undersøgt den destruktive kraft af røde dværgstjerner, kendt for deres blussende opførsel, advarede en medforfatter, & # 8220 vores arbejde, og vores kollegers arbejde viser, at vi også skal målrette mod så mange stjerner som muligt, der er mere som Solen. & # 8221

Skydegalleriet: Et papir i PLoS One undersøger de biologiske virkninger af eksponering for rummet uden for Jordens beskyttende skjold. Det begynder & # 8220Under interplanetariske flyvninger i den nærmeste fremtid vil en menneskelig organisme blive udsat for længere perioder med et hypomagnetisk felt, der er 10.000 gange svagere end jordens.& # 8221 Forfatterne er primært interesseret i kilden til den magnetiske sans hos mennesker og dyr, men de anerkender, at & # 8220Uspecifik magnetoreception kunne være af grundlæggende betydning med hensyn til sundhedsrisici forårsaget af en kronisk EM-eksponering af mennesker og biosfæren. & # 8221

Dette ville skade chancerne for, at livet dannes eller vedvarer.

Ingen fans for populære stjerner: En anden artikel på Phys.org indikerer, at & # 8220kølestjerner begunstiget af exoplanetjægere & # 8221 sandsynligvis ikke vil være beboelige, selvom de er rigere end solstjerne. Fordi en eksoplanet beboelig zone ville være tættere på en kølig stjerne, ville den blive udsat for koronale masseudstødninger (CME'er) på tættere afstand. NASA Goddard-forskere evaluerede en sådan stjerne (V374 Pegasi) og tænkte på forholdene på en planet i den beboelige zone, selvom planeten havde et magnetisk skjold:

Når en CME påvirker en planet, er det komprimerer planetens magnetosfære, a beskyttende magnetisk bobleafskærmning Planeten. Ekstreme CME'er kan udøve nok pres til at krympe en magnetosfære så meget, at den udsætter en planet & # 8217 s atmosfære, som derefter kan være fejet væk fra planeten. Dette kan igen forlade den planetariske overflade og eventuelle potentielle livsformer udsættes for skadelige røntgenstråler fra den nærliggende værtsstjerne & # 8230.

Mens disse seje stjerner måske er de mest rigeligeog synes at tilbyde de bedste muligheder for at finde liv andre steder, finder vi det de kan være meget farligere at leve rundt på grund af deres CME'er & # 8221 sagde Marc Kornbleuth, en kandidatstuderende involveret i projektet.

Resultaterne antyder, at en exoplanet ville have brug for et magnetfelt ti til flere tusinde gange det for Jorden for at beskytte deres atmosfære fra den seje stjerne & # 8217 s CME'er. Så mange som fem påvirkninger om dagen kunne forekomme for planeter nær ACS [Astrospherical Current Sheet], men hastigheden falder til en hver anden dag for planeter med en skrå bane.

Lov om masseaktion: Hvad hvis Jorden var 50% større? WordsSideKick.com siger, at det ville udelukke vores rumprogram. Det tager allerede 80-90% af massen af ​​en raket bare for drivmiddel at skyde mennesker ud i rummet. På et eller andet tidspunkt når massen på en planet vokser, når den et punkt med faldende tilbagevenden, hvilket gør flugt umuligt. Astronaut Donald Pettit brugte Tsiolkovsky raketligningen til at finde ud af denne grænse. Hvis jorden var 50% mere massiv, siger han, ville rumrejser med den nuværende raketteknologi være umulig. Han fandt ikke ud af, hvilke virkninger den større masse ville have på livet, inklusive menneskeliv, som tilsvarende ville blive tynget af overskydende tyngdekraft. Hvis du føler dig træg nu, så overvej at bære den ekstra vægt! Dette ville lægge en dæmper på OL.

Gode ​​nyheder, dårlige nyheder: To fyre, Batista og Sloan, arbejdede ved University of Oxford. På Samtalen, siger de, & # 8220 Vi arbejdede hvad der skal til for at udslette alt liv på en planet - og det er gode nyheder for fremmede jægere.& # 8221 Den gode nyhed er, at tardigrader (små, men hårde dyr) sandsynligvis ville overleve begivenheder på udryddelsesniveau, såsom asteroideeffekter, supernovaer og gammastråleudbrud. Den dårlige nyhed er, at mennesker og sansende væsener sandsynligvis ikke ville. Så medmindre man tror, ​​at tardigrader er i stand til radioastronomi, bør SETI ikke rette teleskoper mod exoplaneter, der er blevet ramt for nylig. Der er også en lektion for beboelighed: planeter, der udsættes for hyppig bombardement af sådanne rædsler, bør sandsynligvis ikke betragtes som beboelige, selvom alle andre faktorer er til stede.

Hvad er naturen? Et produkt af design eller tilfældighed? Foto af David Coppedge

Får du det indtryk, at Jorden måske er så unik, så speciel, at den måske er designet? (se 7/10/17). Hvorfor er det ikke en videnskabelig konklusion? Skal vi tvinge alle observationer til et materialistisk, formålsløst verdensbillede? Vores måneders videnskabsmand troede ikke det.


Planetariske magnetfelter og solkraft: Implikationer for atmosfærisk udvikling

Solvinden og sol-XUV / EUV-strålingen udgør en permanent tvang af den øvre atmosfære af planeterne i vores solsystem og påvirker derved beboeligheden og chancerne for liv til at komme op på en planet. Tvingningen er i det væsentlige omvendt proportional med kvadratet for afstanden til solen og er derfor vigtigst for de inderste planeter i vores solsystem - de jordlignende planeter. Virkningen af ​​disse to tvangsudtryk er at ionisere, opvarme, kemisk modificere og langsomt erodere den øvre atmosfære gennem en planets levetid. Jo tættere på solen, jo mere effektiv er denne proces. Atmosfærisk erosion skyldes termisk og ikke-termisk udslip. Tyngdekraft udgør den største beskyttelsesmekanisme for termisk udslip, mens den ikke-termiske udslip forårsaget af ioniserende røntgenstråler og EUV-stråling og solvinden kræver andre beskyttelsesmidler. Ionosfærisk plasmaenergi og ionoptagelse repræsenterer to kategorier af ikke-termiske flugtprocesser, der kan bringe stof op til høje hastigheder, langt ud over undslippehastighed. Disse energiprocesser er nu blevet undersøgt af en række plasmainstrumenter, der kredser om Jorden, Mars og Venus i årtier. Plasmamåleresultater udgør derfor det mest nyttige empiriske datagrundlag for det emne, der diskuteres. Dette betyder ikke, at ionosfærisk plasmaenergi og ionoptagelse er de vigtigste processer til atmosfærisk flugt, men de forbliver processer, der nemmest kan testes mod empiriske data.

Afskærmning af en planets øvre atmosfære mod sol-XUV, EUV og solvindtvingning kræver stærk tyngdekraft og et stærkt indre dipolmagnetfelt. For eksempel giver det stærke dipolmagnetfelt på jorden en “magnetisk paraply”, der afværger solvinden i en afstand af 10 jordradier. Omvendt betyder manglen på et stærkt indre magnetfelt på Mars og Venus, at solvinden har mere direkte adgang til deres topside-atmosfære, grunden til, at Mars og Venus, planeter, der mangler stærke indre magnetfelter, har så meget mindre vand end Jorden ?

Klimatologisk og atmosfærisk tabsproces over evolutionære tidsplaner for planetariske atmosfærer kan kun forstås, hvis man overvejer det faktum, at solens stråling og plasmamiljø har ændret sig væsentligt med tiden. Standard stjernemæssige evolutionære modeller indikerer, at Solen efter sin ankomst til ZAMS (Zero-Age Main Sequence) (ZAMS) 4.5 for Gyr siden havde en samlet lysstyrke på ~ 70% af den nuværende sol. Dette burde have ført til en meget køligere jord i fortiden, mens geologiske og fossile beviser tyder på noget andet. Derudover indikerer observationer fra forskellige satellitter og undersøgelser af solceller (sollignende stjerner med forskellig alder), at den unge sol roterede mere end 10 gange sin nuværende hastighed og havde tilsvarende stærke dynamodrevne højenergiemissioner, hvilket resulterede i stærk Røntgen- og ekstrem ultraviolet (XUV) emissioner, op til adskillige 100 gange stærkere end den nuværende sol. Endvidere kan bevis for en meget tættere tidlig solvind og massetabshastigheden for den unge sol bestemmes ud fra kollision af ioniserede stjernevinde fra solens proxyservices med den delvist ioniserede gas i det interstellære medium. Empiriske korrelationer af stjernemassetabshastigheder med røntgenoverfladefluxværdier gør det muligt at estimere solvindmassestrømmen på tidligere tidspunkter, når solvinden kan have været mere end 1000 gange mere massiv.

De vigtigste konklusioner trukket på baggrund af solen-i-tid- og en tidsafhængig model af plasma-energisering / flugt er, at:

Solforcering er effektiv til fjernelse af flygtige stoffer, primært vand, fra planeter,

planeter, der kredser tæt på den tidlige sol, var udsat for et kraftigt vandtab, idet effekten var mest dybtgående for Venus og Mars, og

et vedvarende planetarisk magnetfelt, ligesom jordens dipolfelt, udgør et skjold mod solvind.


Jordens magnetfelt kan være ved at vende på hovedet

―Jordens atmosfære kunne blæses væk af hårde solvinde, som Mars & # 8217; s var
―Højteknologisk udstyr antyder, at jordens magnetiske poler måske er ved at vende
―Processen ville tage tusind år, men ville svække vores magnetiske skjold

Dette lyder som plottet for en katastrofefilm: et usynligt magnetisk kraftfelt, der forsvarer livet på jorden mod dræberstråler fra rummet, går galt. Strålesprængninger ødelægger vores satellitkommunikation og bringer verdens strømforsyning ned.

Kaos hersker. Menneskelige kræfttilfælde multipliceres, da uskærmet stråling fra solen ødelægger menneskers DNA. Milliarder af skabninger verden over dør, fordi deres evne til at migrere bliver fatalt forvirret af ændringer i vores planets magnetfelt.
I sidste ende kunne Jordens atmosfære blæses væk af hårde solvinde, som det skete for længe siden med vores søsterplanet Mars, da dens magnetfelt forsvandt.

Bevis fra gamle klipper indikerer, at denne vending i verdens magnetfelt har fundet sted hundreder af gange i vores planets lange historie

Men hold popcornet. Dette er ikke en sci-fi-film. Ledende forskere advarer om, at dette virkelig kan ske på grund af en forestående revolution i jordens kerne.

Højteknologisk overvågningsudstyr viser flere tegn på, at jordens magnetiske poler er ved at vende takket være ændringer i den hvirvlende jernkerne i hjertet af vores planet.

Hvis dette sker, vil jordens magnetfelt bogstaveligt talt vende på hovedet.

I løbet af de tusind år, det vil tage, før denne ændring er afsluttet, bliver vores vitale beskyttende magnetiske skjold betydeligt svagere - med potentielt katastrofale konsekvenser.

Forskere forudsiger, at det kan visne ned til en tiendedel af sin sædvanlige kraft, hvilket radikalt mindsker Jordens forsvar mod stråling og strømme af ladede energipartikler kaldet solvinden.

Bevis fra gamle klipper indikerer, at denne vending i verdens magnetfelt har fundet sted hundreder af gange i vores planets lange historie. Under Jordens faste skorpe er der et rullende lag af flydende jern, der holdes smeltet af varme, der undslipper fra planetens kerne. De hvirvlende strømme af denne metalmasse fungerer som en gigantisk elektromagnet.

Dette skaber et kraftfelt, der udvider titusinder af miles ud i rummet og fungerer som et energiskjold mod ondskabsfuld kraftig stråling fra solen. Alt liv på Jorden afhænger af dette skjold. Uden det ville solstråler simpelthen rive det skrøbelige DNA fra hinanden, der skaber dyr og planter.

Disse flydende jernstrømme under vores fødder er ikke stabile.

I løbet af årtusinder kan det elektromagnetiske felt, de skaber, vende sig selv fuldstændigt.

Processen antages at tage flere århundreder - en tidsalder i menneskelige termer, men et blink af et øje i kosmisk tid.

Bevis indikerer, at den næste vending allerede er i gang. Jordens magnetiske skjold svækkes i øjeblikket ti gange hurtigere end tidligere antaget, med 5 procent pr. Årti, ifølge satellitdata indsamlet af Den Europæiske Rumorganisation (ESA).

Magnetfeltet svækkes især over Sydamerika, et område, som forskere kalder den sydatlantiske anomali. Satellitter, der flyver over dette område, har allerede fået deres kredsløb fyldt med lokaliserede strålingsspidser.

Data fra ESA-overvågning har også afsløret 'rastløs aktivitet' i de flydende jernstrømme under jordens overflade, hvilket antyder, at feltet kunne være ved at vende.

ESA-animation viser Jordens magnetfelt i høj opløsning

Forskere som Daniel Baker, direktør for laboratoriet for atmosfærisk og rumfysik ved University of Colorado, Boulder, advarer om, at hvis tegn på en vending er korrekte, kan områder på planeten blive 'ubeboelige'.

Dette skyldes ikke mindst, at Jordens svækkede magnetfelt tillader kraftige eksplosioner af magnetisk stråling at slå elektriske strømforsyningsnet ud over hele verden og stege de kommunikationssatellitter, der i dag bruges til at regulere dem. For tre år siden oplevede Jorden et mini-preview af chok af den type skade, der kan opstå, hvis Jordens skjold, kaldet magnetosfæren, fortsætter med at svækkes.

Da det skete, var der få uden for det videnskabelige samfund, der indså dets betydning. I 2015 tvang en massiv to-timers 'superstorm' af galaktiske kosmiske stråler - forårsaget af en enorm solstråling fra vores sol - midlertidige revner i magnetosfæren.

Enormt højenergistråling, der skyder gennem rummet med næsten lysets hastighed, udløste en alvorlig geomagnetisk storm i vores atmosfære, der mørkede radiosignaler i de dele af Nord- og Sydamerika, der er tættest på polerne.

Et år senere opdagede en undersøgelse af satellitdata fra forskere ved Tata Institute of Fundamental Research i Indien, at kosmiske stråler havde skubbet Jordens magnetiske skjold tilbage.

Skjoldet faldt tilbage fra sin normale størrelse på 11 gange Jordens radius til kun fire gange. Soleksplosionen værdsatte også åbne svage pletter, midlertidigt og tillod destruktiv stråling igennem.

'Dette indikerer en forbigående svækkelse af Jordens magnetiske skjold,' advarede forskerne i den autoritative tidsskrift, Physical Review Letters. 'Fremtidige superstorme kan forringe moderne teknologisk infrastruktur på Jorden og bringe astronauternes liv i rummet i fare.'

Historisk har Jordens nord- og sydmagnetiske pol vendt hvert 200.000 eller 300.000 år.

Den næste flip er for sent - fordi magnetiske fingeraftryk i gamle vulkanske klipper afslører, at den sidste var for omkring 780.000 år siden.

Dengang lærte vores tyndt spredte forfædre bare at skabe ild. The fossil record does not tell us how their lives were affected, but they survived. But the next magnetic shift will confront civilisation with a wholly new challenge. For nowadays the Earth’s teeming human population depends on a vast technological web of infrastructure to ensure its daily survival.

But none of the systems that ensure our life-giving supplies of power and water has been built to withstand being blasted by cosmic rays.

The delicate fabric of our global civilisation could be torn asunder by the onslaught, leaving us without phones, computers, transport, heating or food.

The danger has been highlighted by Alanna Mitchell, author of a new book The Spinning Magnet: The Electromagnetic Force That Created The Modern World And Could Destroy It.

Mitchell warns: ‘The consequences for the electrical and electronic infrastructure that runs modern civilisation will be dire.’
She explains: ‘The satellite timing systems that govern electric grids would be likely to fail.

Ultimately, Earth’s atmosphere itself could be blown away by fierce solar winds, as happened long ago to our sister planet Mars (pictured) when its magnetic field dissipated

‘The grid’s transformers could be torched. Because grids are so tightly coupled with each other, failure would race across the globe, causing a domino run of blackouts that could last for decades.’

Richard Holme, the professor of earth, ocean and ecological sciences at Liverpool University, has concerns similar to Mitchell’s: ‘This is a serious business,’ he told the Mail. ‘Imagine for a moment your electrical power supply was knocked out for a few months — very little works without electricity these days.’

The survivors of such a global catastrophe would face another peril as they foraged among civilisation’s wreckage for food, warmth and water. Radiation levels could soar as though there had been a nuclear catastrophe.

Some estimates suggest that during the polar flip, our overall exposure to cosmic radiation would double. As a result, researchers predict that 100,000 people could die every year from diseases such as cancer.

Experts are divided as to whether we really will face such catastrophe, however. Officials at NASA say that while the magnetic shield may well weaken, they predict the resulting increase in solar radiation on Earth would only be ‘small — but nothing deadly’.

The agency adds: ‘Moreover, even with a weakened magnetic field, Earth’s thick atmosphere also offers protection against the sun’s incoming particles.’

Professor Holme also thinks that any radiation rises will be relatively slight — ‘much less than lying on the beach in Florida for a day. So, if it happened, the protection method would probably be to wear a big floppy hat’.


How Magnetic Tornadoes Might Regenerate Mercury’s Atmosphere

Compared to Earth, Mercury doesn’t have much of an atmosphere. The smallest rocky planet has weak surface gravity, only 38% that of Earth. And the scorching-hot daytime surface temperatures of 800 degrees Fahrenheit (approximately 450 degrees Celsius) should have boiled away any trace of Mercury’s atmosphere long ago. Yet recent flybys of the MESSENGER spacecraft clearly revealed Mercury somehow retains a thin layer of gas near its surface. Where does this atmosphere come from?

“Mercury’s atmosphere is so thin, it would have vanished long ago unless something was replenishing it,” says Dr. James A. Slavin of NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., a co-investigator on NASA’s MESSENGER mission to Mercury.

The solar wind may well be the culprit. A thin gas of electrically charged particles called a plasma, the solar wind blows constantly from the surface of the sun at some 250 to 370 miles per second (about 400 to 600 kilometers/second). According to Slavin, that’s fast enough to blast off the surface of Mercury through a process called “sputtering”, according to Slavin. Some sputtered atoms stay close enough to the surface to serve as a tenuous yet measurable atmosphere.

But there’s a catch – Mercury’s magnetic field gets in the way. MESSENGER’s first flyby on January 14, 2008, confirmed that the planet has a global magnetic field, as first discovered by the Mariner 10 spacecraft during its flybys of the planet in 1974 and 1975. Just as on Earth, the magnetic field should deflect charged particles away from the planet’s surface. However, global magnetic fields are leaky shields and, under the right conditions, they are known to develop holes through which the solar wind can hit the surface.

During its second flyby of the planet on October 6, 2008, MESSENGER discovered that Mercury’s magnetic field can be extremely leaky indeed. The spacecraft encountered magnetic “tornadoes” – twisted bundles of magnetic fields connecting the planetary magnetic field to interplanetary space – that were up to 500 miles wide or a third of the radius of the planet.

“These ‘tornadoes’ form when magnetic fields carried by the solar wind connect to Mercury’s magnetic field,” said Slavin. “As the solar wind blows past Mercury’s field, these joined magnetic fields are carried with it and twist up into vortex-like structures. These twisted magnetic flux tubes, technically known as flux transfer events, form open windows in the planet’s magnetic shield through which the solar wind may enter and directly impact Mercury’s surface.”

Venus, Earth, and even Mars have thick atmospheres compared to Mercury, so the solar wind never makes it to the surface of these planets, even if there is no global magnetic field in the way, as is the case for Venus and Mars. Instead, it hits the upper atmosphere of these worlds, where it has the opposite effect to that on Mercury, gradually stripping away atmospheric gas as it blows by.

The process of linking interplanetary and planetary magnetic fields, called magnetic reconnection, is common throughout the cosmos. It occurs in Earth’s magnetic field, where it generates magnetic tornadoes as well. However, the MESSENGER observations show the reconnection rate is ten times higher at Mercury.

“Mercury’s proximity to the sun only accounts for about a third of the reconnection rate we see,” said Slavin. “It will be exciting to see what’s special about Mercury to explain the rest. We’ll get more clues from MESSENGER’s third flyby on September 29, 2009, and when we get into orbit in March 2011.”

Slavin’s MESSENGER research was funded by NASA and is the subject of a paper that appeared in the journal Science on May 1, 2009.

MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) is a NASA-sponsored scientific investigation of the planet Mercury and the first space mission designed to orbit the planet closest to the Sun. The MESSENGER spacecraft launched on August 3, 2004, and after flybys of Earth, Venus, and Mercury will start a yearlong study of its target planet in March 2011. Dr. Sean C. Solomon, of the Carnegie Institution of Washington, leads the mission as Principal Investigator. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md., built and operates the MESSENGER spacecraft and manages this Discovery-class mission for NASA.


The true power of the solar wind

The planets and moons of our solar system are continuously being bombarded by particles hurled away from the sun. On Earth this has hardly any effect, apart from the fascinating northern lights, because the dense atmosphere and the magnetic field of the Earth protect us from these solar wind particles. But on the Moon or on Mercury things are different: There, the uppermost layer of rock is gradually eroded by the impact of sun particles.

New results of the TU Wien now show that previous models of this process are incomplete. The effects of solar wind bombardment are in some cases much more drastic than previously thought. These findings are important for the ESA mission BepiColombo, Europe's first Mercury mission. The results have now been published in the planetology journal Icarus.

An Exosphere of Shattered Rock

"The solar wind consists of charged particles -- mainly hydrogen and helium ions, but heavier atoms up to iron also play a role," explains Prof. Friedrich Aumayr from the Institute of Applied Physics at TU Wien. These particles hit the surface rocks at a speed of 400 to 800 km per second and the impact can eject numerous other atoms. These particles can rise high before they fall back to the surface, creating an "exosphere" around the Moon or Mercury -- an extremely thin atmosphere of atoms sputtered from the surface rocks by solar wind bombardment.

This exosphere is of great interest for space research because its composition allows scientists to deduce the chemical composition of the rock surface -- and it is much easier to analyse the exosphere than to land a spacecraft on the surface. In October 2018, ESA will send the BepiColombo probe to Mercury, which is to obtain information about the geological and chemical properties of Mercury from the composition of the exosphere.

Charge matters

However, this requires a precise understanding of the effects of the solar wind on the rock surfaces, and this is precisely where decisive gaps in knowledge still exist. Therefore, the TU Wien investigated the effect of ion bombardment on wollastonite, a typical moon rock. "Up to now it was assumed that the kinetic energy of the fast particles is primarily responsible for atomization of the rock surface," says Paul Szabo, PhD student in Friedrich Aumayr's team and first author of the current publication. "But this is only half the truth: we were able to show that the high electrical charge of the particles plays a decisive role. It is the reason that the particles on the surface can do much more damage than previously thought."

When the particles of the solar wind are multiply charged, i.e. when they lack several electrons, they carry a large amount of energy which is released in a flash on impact. "If this is not taken into account, the effects of the solar wind on various rocks are misjudged," says Paul Szabo. Therefore, it is not possible to draw exact conclusions about the surface rocks with an incorrect model from the composition of the exosphere.

Protons make up by far the largest part of the solar wind, and so it was previously thought that they had the strongest influence on the rock. But as it turns out, helium actually plays the main role because, unlike protons, it can be charged twice as positively. And the contribution of heavier ions with an even greater electrical charge must not be neglected either. A cooperation of different research groups was necessary for these findings: High-precision measurements were carried out with a specifically developed microbalance at the Institute of Applied Physics. At the Vienna Scientific Cluster VSC-3 complex computer simulations with codes developed for nuclear fusion research were carried out in order to be able to interpret the results correctly. The Analytical Instrumentation Center and the Institute for Chemical Technologies and Analytics of the TU Vienna also made important contributions.


If Earth was like Mars

Apparently, one of the things that Venus doesn't have that we do, is plate tectonics. Without plate tectonics there is no carbon cycle to take the carbon from the atmosphere and lock it back into rock, which then eventually gets recycled into the mantle. The Venusian atmosphere is in the order of 95% carbon dioxide (compared to .5% for us) which has a nasty habit of preventing heat from escaping the surface. So all the light energy that gets in stays in, and all the heat vented from below stays in also.
Using the info from here: http://www.astronomycast.com/2007/08/episode-50-venus/ , I think Venus' situation played out something like this, in the early formation of the planet it got clobbered by a big object which massively altered its rotation. The day length increased to over a year, and with such a long sun exposure time, vast quantities of H2O were evaporated from the surface. This caused the first part 'Global warming' due to the large quantities of water vapor acting as a green house gas. As the global temperature rose, more and more of the surface water evaporated to the point where all the liquid water was baked out of the surface. In the atmosphere, uv light breaks down the water vapor to H2 and O. The H2 is light enough to escape the planet altogether and the O probably combined with Carbon (not sure of the process). Without surface water, plate tectonics would literally grind to a halt stopping the carbon cycle and the removal of the carbon from the atmosphere. With that carbon allowed to stay in the atmosphere, the Green house went crazy.

The Earth being the mass that it is, would hold onto more of its atmosphere compared to Mars if our magnetosphere went away. The composition would be very different though.


Se videoen: Slik oppstår nordlyset (November 2022).