Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens
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Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens (2) Erdgeschichte www.icbm.de/pmbio © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Erdalter Erdgeschichte Erdalter a) Bibel (additive Methode) Nach: James Ussher, *1581 in Dublin, Anglikanischer Bischof Adams Geburtstag am 23. Oktober 4004 v.Chr => Beginn der Schöpfung am 18. Oktober 4004 v. Chr. Fossilien als Beweis für die Sintflut Newton (1643 –1727) nahm an: 6030 Jahre b) Salzgehalt der Ozeane (Dreisatz) Joly ≈1890: Erdalter 90 Mio. Jahre Annahme: Salz wird von Kontinenten abgeschwämmt, H2O verdunstet Aber: Bei Eintrocknung 40 m dicke Kruste, Ionen-Zusammensetzung juvenilen Wassers => Salz aus Tiefe © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 1 Erdalter Erdalter (2) c) Abkühlung der Erde (Dreisatz) Kelvin et al. ≈1890: 20 - 40 Mio. Jahre (vor Entdeckung der Radioaktivität, die Wärme produziert) d) Sedimentmächtigkeit (Dreisatz) Div. Geologen 1860 - 1909: 3 - 1584 Mio. Jahre (vor Wegener 1912, Plattentektonik) Mittelmeersedimente, bis 200 000 Jahre alt © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Erdalter Erdalter (3) Hubble 1929: Rotverschiebung, Doppler-Effekt => Expansion des Weltalls; je weiter Galaxien entfernt, desto schneller entfernen sie sich (vgl. Rosinen im Hefeteig) Die entferntesten Galaxien: 13 000 Mio. Lichtjahre Hintergrundstrahlung (2.7 K = -270°C) als Rest der Sternbildung © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 2 Alte Sterne Erdalter (4) Zerfall radioaktiver Elemente als Chronometer © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Radiologische Uhren Radiocarbon-Methode 1950 Nach 10 Halbwertzeiten ist nur noch 1/1024 des Isotops vorhanden.... Demnächst werden wir wichtige Hiniweise aus stabilen Kohlenstoff-Isotopen erhalten! © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 3 Radiologische Uhren Radiologische Uhren Beispiel: Isotop A eines Elements sei stabil (z.B. 12C), Isotop B zerfalle mit einer Halbwertszeit von 5700 Jahren (z.B. 14C) Bei der Bildung des Stoffes sei das Verhältnis A/B bekannterweise 10 000. In einer untersuchten Probe sei es 40 000. Dann ist die Probe zwei Halbwertszeiten, also 11 400 Jahre alt. Die genauen Methode erfordern komplizierte Berechnungen (Logarithmen). © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Big bang © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 4 Unsere Galaxis Unsere Galaxis (Milchstraße) ≈12 Ga, ≈47 Millarden Sterne Sonnensysytem am Rand, rel. jung, ≈5 Ga Zentrum der Galaxis: 25 000 Lichtjahre Sonne dreht sich um Zentrum der Galaxis in 220 Mio. Jahren Die nächste Sterne: Alpha Centauri, 4.5 Lichtjahre Sirius 8.7 Lichtjahre entfernt Spiralnebel – etwa unserer Milchstraße entsprechend © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Sternexplosion Bemerken Sie den Denkfehler? © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 5 Black Hole Unser schwarzes Loch © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Sonne Sonne Sonne im Vergleich zur Erde Radius 109 Oberfläche 11 918 Rauminhalt 1 301 000 Masse 332 270 Dichte 0.255 (H2, He, Erde 5.5 g/cm3) Masse-Beschleunigung 27.9 Sonne Temperatur 5700 K (Erde 283 K) Corona (dünne ionisierte Gasschicht) 2.6 Mio. K Strahlung (Kernfusion) 3.8 * 1026 W Strahlung auf Erde 1.7 * 1017 W => 1368 W/m2 (Solarkonstante) (z. Vgl. Wärmefluss aus Erde 0.06 W/m2) © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 6 Planeten Planeten im Sonnensystem © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Planeten Planetenbahnen © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 7 Quaoar Ein neuer Planet? © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Planeten Physikalische Eigenschaften unserer Planeten (Nachtrag zur 2. VL) © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 8 Gasplaneten Gasplaneten chemisch © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Planeten Entstehung der terrestrischen Planeten Gas-Staub-Wolke → Gravitation → Verdichtung → Erhitzung → thermonukleare Reaktionen → Protosonne → Supernova → Abkühlung → Staubpartikel aus Metallen → Protoerde → Gravitation, Meteoriten, Kometen → Erhitzung (1000 - 10 000 K) → Verlust der Atmosphäre → Geologische Entwicklung: Fe, Ni flüssig im Innern, Mantel: Silikate Gravitative Differenzierung, Konvektion, Plattentektonik, Lithosphärenplatten (120 km dick, Wanderung einige cm/a) → Mittelozeanische Rücken, Erdbeben, Vulkane ... sog. terrestrische Planeten aus Gestein: Mars, Erde (Mond), Venus, Merkur Wasser auf Mars (Eis, Flußtäler) und Venus (Dampf) Mondgestein 4.7 Ga Erdgestein ≈4.0 Ga Meteoriten-Zusammensetzung ≈ ursprüngliche ErdeZusammensetzung © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 9 Erdalter © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Erdinneres Erdinneres © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 10 Erde chemisch Chemische Zusammensetzung der Erde © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Meteorit Am Anfang ging es heiß her... © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 11 Meteorit Meteorit angelsächsisch für Milliarden! © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Mond Erdmond Narben aus der frühen Geschichte © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 12 Plattentektonik Plattentektonik © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Heiße submarine Hydrothermalquellen bei den mittelozeanischen Rücken © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 13 Erdkruste Ozeanische und kontinentale Kruste Ozeanische Kruste ist schwerer als kontinentale. © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio Pangäa Pangäa Noch vor nur 200 Mio. Jahren bildeten die Kontinenten einen zusammenhängenden Komplex Pangäa. © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 14 Atmosphäre Frühe Erd-Atmosphäre • Ur-Atmosphäre entwichen • Sekundäratmosphäre dünn: CO2, N2, NH3, H2O, wenig H2, CH4, H2S • Abkühlung -> H2O flüssig -> gelöstes CO2, NH3, H2S, H2O und CO2 als "Treibhausgase" • O2 nur in Spuren (< 1 0/00 der heutige Konz.) durch UV-Spaltung von H2O, fehlender UVFilter Ozon © Heribert Cypionka WS 2004/05, www.icbm.de/pmbio 15
