Wasser, Wasser überall ... Coleridges schiffgebundene alte Seefahrer wurden von einem Wassermangel geplagt, während sie von einem Meer von Dingen umgeben waren, und während 70% der Erdoberfläche tatsächlich von Wasser bedeckt sind (von denen 96% Salzwasser sind, also kein Tropfen zum Trinken), gibt es wirklich etwas nicht allzu viel - nicht im Vergleich zur gesamten Masse des Planeten. Weniger als 1% der Erde besteht aus Wasser, was Wissenschaftlern seltsam erscheint, da es auf der Grundlage herkömmlicher Modelle zur Entstehung des Sonnensystems viel hätte geben müssen Mehr Wasser, das im Waldhals der Erde verfügbar war, als es zusammenkam. Die Frage schwebte also herum: Warum ist die Erde so trocken?
Laut einer neuen Studie des Space Telescope Science Institute in Baltimore, MD, könnte die Antwort im Schnee liegen.
Das Schneegrenze, um genau zu sein. Die Region innerhalb eines Planetensystems, ab der die Temperaturen kalt genug sind, um Wassereis zu erzeugen. Die Schneegrenze in unserem Sonnensystem befindet sich derzeit in der Mitte des Haupt-Asteroidengürtels zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter. Basierend auf konventionellen Modellen der Entwicklung des Sonnensystems war diese Grenze vor 4,5 Milliarden Jahren näher an der Sonne. Aber wenn das tatsächlich der Fall wäre, hätte die Erde während ihrer Entstehung viel mehr Eis (und damit Wasser) ansammeln müssen und eine echte „Wasserwelt“ mit einer Wassermasse von bis zu 40 Prozent werden müssen… anstatt nur einer.
Wie wir heute sehen können, war dies nicht der Fall.
“P.Laternen wie Uranus und Neptun, die sich jenseits der Schneegrenze gebildet haben, bestehen aus mehreren zehn Prozent Wasser. Aber die Erde hat nicht viel Wasser und das war schon immer ein Rätsel. "
- Rebecca Martin, Weltraumteleskop-Wissenschaftsinstitut
Eine Studie der Astrophysiker Rebecca Martin und Mario Livio vom Space Telescope Science Institute untersuchte erneut, wie sich die Schneegrenze in unserem Sonnensystem entwickelt haben muss, und stellte fest, dass die Erde in ihren Modellen war noch nie innerhalb der Linie. Stattdessen blieb es in einer wärmeren, trockeneren Region innerhalb der Schneegrenze und vom Eis entfernt.
"Im Gegensatz zum Standardmodell für Akkretionsscheiben wandert die Schneegrenze in unserer Analyse niemals in die Erdumlaufbahn", sagte Livio. „Stattdessen bleibt es weiter von der Sonne entfernt als die Erdumlaufbahn, was erklärt, warum unsere Erde ein trockener Planet ist. Tatsächlich sagt unser Modell voraus, dass die anderen innersten Planeten, Merkur, Venus und Mars, ebenfalls relativ trocken sind. ”
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Das Standardmodell besagt, dass in den frühen Tagen der Bildung einer protoplanetaren Scheibe ionisiertes Material darin allmählich in Richtung des Sterns abfällt und die eisige, turbulente Schneegrenzenregion nach innen zieht. Dieses Modell hängt jedoch von der Energie eines extrem heißen Sterns ab, der die Scheibe vollständig ionisiert - Energie, die ein junger Stern wie unsere Sonne einfach nicht hatte.
"Wir sagten, warte eine Sekunde, Scheiben um junge Sterne sind nicht vollständig ionisiert", sagte Livio. "Sie sind keine Standardplatten, weil es einfach nicht genug Wärme und Strahlung gibt, um die Platte zu ionisieren."
"Astrophysiker wissen seit einiger Zeit, dass Scheiben um junge Sternobjekte KEINE Standard-Akkretionsscheiben sind (nämlich solche, die durchgehend ionisiert und turbulent sind)", fügte Dr. Livio in einer E-Mail an das Space Magazine hinzu. „Festplattenmodelle mit Totzonen werden seit vielen Jahren von vielen Menschen konstruiert. Aus irgendeinem Grund wurden bei den Berechnungen der Entwicklung der Schneegrenze jedoch weiterhin weitgehend die Standardscheibenmodelle verwendet. “
Ohne vollständig ionisierte Scheibe wird das Material nicht nach innen gezogen. Stattdessen umkreist es den Stern und kondensiert Gas und Staub in eine „tote Zone“, die verhindert, dass Außenmaterial näher kommt. Durch die Schwerkraft wird das Totzonenmaterial komprimiert, das sich erwärmt und unmittelbar außerhalb vorhandenes Eis austrocknet. Basierend auf den Forschungen des Teams bildete sich die Erde in dieser trockenen Region.
Der Rest ist, wie sie sagen, Wasser unter der Brücke.
Die Ergebnisse des Teams wurden zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Monthly Notices der Royal Astronomical Society angenommen.
Lesen Sie die Veröffentlichung auf der Hubble-News-Site hier und lesen Sie das vollständige Papier hier.
Leitbild: Erde aus Sicht des MESSENGER-Raumfahrzeugs, bevor es 2004 nach Merkur flog. NASA / Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University / Carnegie Institution of Washington. Plattenmodell-Image: NASA, ESA und A. Feild (STScI). Bild des Erdwasservolumens: Howard Perlman, USGS; Globusillustration von Jack Cook, Woods Hole Oceanographic Institution (©); Adam Nieman.
