Parameter für Habitabilität

Andreas Otto
13.11.2013
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stabiler Orbit in der Habitablen Zone
flüssiges Wasser
Atmosphäre (Treibhauseffekt)
Vulkanismus
genug planetare Masse
aktive Plattentektonik
gute Konvektion
aktiver magnetischer Dynamo
schwacher atmospheric escape
H. Lammer et al. (2009) What makes a planet habitable?
H. Lammer et al. (2009) What makes a planet habitable?
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Magma-Ozean (vor 4.5 - 4 Gyr)
Late Heavy Bombardment
Übergangsphase (vor 4 - 3 Gyr)
Entwicklung der Plattentektonik
genug Masse für Hitzefluss and Mantelkonvektion
genug Wasser erleichtert Plattentektonik
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/de/0/0f/Plattentektonik.png
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Plattentektonik reguliert atmosphärische
Partikelzusammensetzung
CO2-Zyklus
Oberflächentemperatur
verändert ständig die Umwelt
Bewegung der Landmassen hält Biodiversität aufrecht
Antrieb für Evolution
Temperaturregulation im Inneren des Planeten
Aufrechterhaltung des magnetischen Dynamos
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Ursache: sehr leitfähige Fluide
 flüssiger äußerer Kern (Gesteinsplaneten)
 elektrisch leitfähiger Wasserstoff (Gasplaneten)
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thermische Konvektion / physikalische Konvektion
große Wassermengen
fester innerer Kern
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e4/Terrestial_Planets_internal_de.jpg
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pre-dynamo phase (Venus)
dynamo phase (Earth, Mercury)
 30,000 nT
 340 nT
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post-dynamo phase (Mars, Moon)
 1,000 nT
 100 nT
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Schutz gegen stellare Winde / CMEs
Dynamo Radius Feld muss groß genug sein
Rotation muss stark genug sein
starker Einfluss der Corioliskraft (Vorraussetzung für
Konvektion)
Keine gebundene Rotation
terrestrische Planeten in der HZ um M Zwerge
 langsame Rotationsraten
 => schwaches magnetisches Moment
K-Stern
0.2 AU
H. Lammer et al. (2010) Geophysical and Atmospheric Evolution of Habitable Planets
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wichtiger Faktor für die Erhaltung der Atmosphäre
1. Atmosphäre: H2, H2S, CO2, H2O
2. Atmosphäre durch volcanic outgassing, Kometen und
Meteoriten
 CO2, H2O, H2S
 CH4, CO, N2
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Schildvulkane
Black Smokers
Methanquellen
http://hgsblogs.co.uk/hgsrocks/files/2011/10/blacksmoker.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b8/Deep_sea_vent_chemistry_diagram.jpg
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erstes Leben um hydrothermale Systeme
 mittelozeanische Rücken
 Komatiit-Vulkane
 seichte Gewässer
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S, Fe, Mn, Zn, Ni, Mg aus vulkanischen Substraten
 essentiell für Leben
 wichtige Rolle für Photosynthese
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Komatiit
 3.5 Gyr alt
 Hoher Magnesiumgehalt
 Hohe Schmelztemperatur
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Schildvulkane
 Quelle für Schwefel und Eisen
 Reduktion von CO2, CO und N2
 Mauna Loa (Hawaii)
 Olympus Mons (Mars)
http://pds.jpl.nasa.gov/planets/images/browse/mars/olympus.jpg
http://marsprogram.jpl.nasa.gov/gallery/atlas/images/hawaii.gif
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Karbonat-Silikat Zyklus reguliert Druck von CO2
Durchschnittliche Oberflächentemperatur leicht über 273K
flüssiges Wasser für Karbonatbildung notwendig
zu niedriges CO2 Level stoppt Karbonatbildung
Vulkanische Aktivität erhöht CO2
Hohes CO2 Level erhöht Feuchtigkeit der unteren Atmosphäre
 stimuliert Karbonatbildung
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Treibhauseffekt - guter Infrarotabsorber
CO2 – CH4 – H2O heben Oberflächentemperatur der Erde
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Vorraussetzungen:
 ausreichend Wasser
 verformbare Lithosphäre
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CO2 Recycling
Temperaturregulierung
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/Pazifischer_Feuerring.jpg
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Klasse 1
 erdähnlich
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Klasse 2
 marsähnlich (past habitability)
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Klasse 3
 Monde oder Planeten mit Ozeanen unter der Oberfläche
 Jupitermond Europa
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Klasse 4
 reine Wasserumgebungen
 Jupitermonde: Ganymede, Callisto
 Saturnmonde: Enceladus, Titan
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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H. Lammer et al. (2009) What makes a planet habitable?
H. Lammer et al. (2010) Geophysical and Atmospheric Evolution of Habitable Planets
D. Nna-Mvondo et al. (2007) Komatiites: From Earth‘s Geological Settings to Planetary and Astrobiological
Contexts
P. van Thienen et al. (2007) Water, Life, and Planetary Geodynamical Evolution
S. W. Squyres et al. (2008) Detection of Silica-Rich Deposits on Mars
M. J. Van Kranendonk et al. (2005) Volcanic degassing, hydrothermal circulation and the flourishing of
early life on Earth
D. Valencia et al. (2007) Inevitability of Plate Tectonics on Super-Earths
R. Barnes et al. (2009) Tidal Limits to Planetary Habitability
B. Jackson et al. (2008) Tidal heating of terrestrial extrasolar planets and implications for their habitability
C. Lineweaver et al. (2012) The Habitability of Our Earth and Other Earths: Astrophysical, Geochemical,
Geophysical, and Biological Limits on Planet Habitability
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http://hgsblogs.co.uk
http://marsprogram.jpl.nasa.gov
http://pds.jpl.nasa.gov