2-Schichten Modell

Subsurface oceans and deep interiors of
medium-sized outer planet satellites and large
trans-neptunian objects
(H. Hussmann, F. Sohl, T. Spohn, 2006)
Karin Rainer
5. 6. 2013
Aufbau

Einleitung

Resultate
 2-Schichten
Modell
 3-Schichten Modell
 Trans-Neptun-Objekte

Schlussfolgerungen
Einleitung

Ganymed
Callisto
Europa

unterirdischer Ozean gewöhnliches Phänomen?

Lewis, 1971: Ozean auf Körpern mit R > 900 km


}
Ozean?
Gestein zu Eis – Relation:
Unterscheidung von 5 Gruppen
große Eismonde, geringe Dichte
 Gesteinsmonde
 Objekte in Transitions-Zone
 mittelgroße Eismonde, niedrige Dichte
 kleine Monde

Interne Wärmequellen

radiogenes Aufheizen in der
Silikatkomponente

Akkretionsenergie


Differenziations Energie


Erwärmung durch
Gezeitenkräfte

Entstehung;
vernachlässigbar
10% der Akkretionsenergie;
vernachlässigbar
nur für große Körper
relevant
Kriterien für Ozean

deutliche H2O- und Silikatanteile
 Einfrieren

des Ozeans verhindert
Vorkommen von Ammoniak
 Schmelztemperatur
von H2O herabgesetzt
Modelle

Innenleben von mittelgroßen Eismonden und großen Planeten
außerhalb der Neptunbahn

2-Schichten Lösungen

3-Schichten Lösungen

Love Nummern


(„Konsistenz“ eines Körpers, Anfälligkeit von
Oberflächenveränderung)
Oberfläche verhält sich bei darunterliegendem Ozean anders
Resultate
für:
 Jupiter-System
 Saturn-System
 Uranus-Syetem
 Neptun-System
 Pluto & Charon
Jupiter-System
Saturn-System
Uranus-System
Neptun-System
Pluto & Charon
2-Schichten Modell
Jupiter-System: 100 K
 Saturn-System: 80 K
 Uranus-System: 70 K
 Pluto & Charon: 40 K

Gesteinsdichte: 3500 kg/m³
 Eisdichte: 1000 kg/m³

2-Schichten Modell

Europa
 Druck
an Unterseite der dünnen Eisschicht niedrig genug
 Trägheitsmoment: 0,346  Dichteunterschied erhöhen
 Silikatkern mit schwereren Elementen angereichert (Fe)
kleiner Kern aus Schwefel-Eisen im Inneren

Pluto und Europa
 keine
reinen konduktiven Lösungen
2-Schichten Modell

Uranus-Monde
 ähnlich

Pluto und Charon
Saturn System
 Akkretionsprozess

für Monde sehr verschieden
Thetys (Saturn)
 niedrigste
Dichte, Wassereis
2-Schichten Modell

Konvektive Lösungen: Eisschichten dick und
warm genug

2 Extreme:
 hohe
Dichte: großer Gesteinskern und dünne
Eisschicht, Dichte nähert sich Kerndichte an
 niedrige Dichte: kleiner Gesteinskern, dicke
Eisschicht, Dichte nähert sich Eisdichte an
2-Schichten Modell

kaum abhängig von
 Oberflächentemperatur
 Wärmeleitung
 Wärmeflussparameter

abhängig von
 radiogener
Heizrate
3-Schichten Modell

kein Dichteunterschied zwischen Wasser und Eis
Ammoniak: setzt Schmelztemperatur herab

Rhea, Oberon, Titania, Pluto, Triton, Europa

nur Wärmeleitung durch Konduktion
kleine Monde: Innenleben erstarrt, früher vermutlich
Ozean


3-Schichten Modell

Love Nummern unterscheiden sich vom 2Schichten Modell  viel höher

zukünftige Missionen: Ozeansuche mit Hilfe
von Love Nummern
Trans-Neptun-Objekte
mittleren Dichten und Massen der TransNeptun-Objekte unklar  Mittelwert des
Silikatanteils von Pluto, Charon und Triton
 Temperatur: 40 K
 Radien nur geschätzt


Xena, Sedna, 2004 DW, Quaoar, Ixion
Trans-Neptun-Objekte

Xena






Sedna und 2004 DW



größtes Objekt
flüssige Schicht von 144 – 217 km Dicke möglich
ähnlicher Aufbau wie Triton und Pluto
R ~ 1000 km, großer Kern, hoher Gesteinsanteil, dicke flüssige Schicht
(100 – 200 km)
Transitions-Zone
wenn, dann nur sehr dünner Ozean
Wärmespeicher muss vorhanden sein
Quaoar und Ixion


ähnlich Charon
keine 3-Schicht Modelle zu finden
Schlussfolgerungen

unterirdischen Ozeane gewöhnliches Phänomen

Auswirkungen
 Orbit
 interne
Prozesse
 Astrobiologie

genauere Daten benötigt
Danke für die
Aufmerksamkeit!