Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben

Átírás

1 Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben A Naprendszer földrajza és geológiája kurzus 2009/2010. tavaszi szemeszter, 2. óra, január 15., ELTE TTK Kereszturi Ákos

2 Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben égitest típusok klasszikus felosztás lehatárolási problémák, átmeneti égitestek belső szerkezet szerinti felosztás az égitestek felszíne regolit takaró felszínforma típusok felszínalakító folyamatok belső / külső erők + nehezen besorolható esetek légköri gázok áramlásra képes anyagok mire jók a felszínformák

3 Égitest típusok klasszikus felosztás: Nap bolygók (nagybolygók) holdak kisbolygók üstökösmagok meteorikus szemcsék

4 Égitest típusok klasszikus felosztás: Nap bolygók (nagybolygók) holdak kisbolygók üstökösmagok meteorikus szemcsék

5 Égitest típusok problematikus esetek: Plútó és társaik: Kuiper-objektumok üstökösmagok a kisbolygóövben kisbolygók az üstökösök térségében inaktív üstökösmagok kisbolygók? üstökös aktivitást mutatót kisbolygók kentaurok: Kuiper-objektumok óriásbolygók között átmeneti holdak kisbolygók holdjai

6 Égitest típusok problematikus esetek: Plútó és társaik: Kuiper-objektumok üstökösmagok a kisbolygóövben kisbolygók az üstökösök térségében inaktív üstökösmagok kisbolygók? üstökös aktivitást mutatót kisbolygók kentaurok: Kuiper-objektumok óriásbolygók között átmeneti holdak kisbolygók holdjai reálisabb felosztás: nagybolygók (8 db) holdjaik átmenet apró törmelékek felé apró égitestek átmenet finom meteorikus anyag felé jegekben gazdag jegekben szegény

7 Égitest típusok - belső szerkezet alaján Naprendszer keletkezése: laza szerkezetű anyag összetapadása a fősíkban Elsődleges kozmikus kőrakás (pl.mathilde) Kissé átalakult, tömörödött (pl. Chiron) Erősen átalakult, differenciálódott (pl. Mars) Széttörés, esetleg újra összeállás Másodlagos kozmikus kőrakás (pl. Dacty) klasszikus égitestek, a kurzusban vizsgált égitestek többsége

8 Égitest típusok - átalakult, differenciálódott égitestek belső szerkezete szilikátos, Föld-típusú összetétel primitív kisbolygó Ceres Hold Mars Föld jeges összetételű primitív üstökösmag nagyobb KBO-k, TNO-k Callisto Ganymedes Europa (de fpleg szilikát) ÁTALAKULÁS MÉRTÉKE

9 Felszín: belső és külső hatások egyaránt érik fázishatárok gyakoriak itt mindezektől érzékeny a környezet változások jele megmarad a felszínen messziről is megfigyelhető Felszínalakító folyamatok: klasszikus felosztás: vulkanikus, tektonikus,, víz, szél, lejtős tömegmozgások, mállás-aprózódás átmenetek: vízfolyás, kénfolyás, lávafolyás folyás, kúszás, lassú deformáció felszín alatti folyadékáramlás, magmatizmus víz, sóoldat, deliquescence

10 Külső eredetű felszínalakulás, klimatikus planetomorfológia, ELTE TTK. Alkalmazott és Környezetföldtani Tanszék, Kereszturi Ákos Regolit regolit égitest felszíni, külső hatásra átalakult takarója földi fogalom szűkebb talaj (nem) regolit kozmikus vagy hagyományos eróziótól regolit jellemzői megaregolit km vastagság (Hold szeizmika) kezdeti nagy becsapódások

11 Külső eredetű felszínalakulás, klimatikus planetomorfológia, ELTE TTK. Alkalmazott és Környezetföldtani Tanszék, Kereszturi Ákos Regolit regolit égitest felszíni, külső hatásra átalakult takarója földi fogalom szűkebb talaj (nem) regolit kozmikus vagy hagyományos eróziótól regolit jellemzői megaregolit km vastagság (Hold szeizmika) kezdeti nagy becsapódások finomszemcsés réteg cm vastag por, hó állagú

12 Külső eredetű felszínalakulás, klimatikus planetomorfológia, ELTE TTK. Alkalmazott és Környezetföldtani Tanszék, Kereszturi Ákos Regolit regolit égitest felszíni, külső hatásra átalakult takarója földi fogalom szűkebb talaj (nem) regolit kozmikus vagy hagyományos eróziótól regolit jellemzői megaregolit km vastagság (Hold szeizmika) kezdeti nagy becsapódások finomszemcsés réteg cm vastag por, hó állagú eddig minden meglátogatott égitesten 1,4 km-es Dactyl: regolit az Idaról? 0,5 km-es Itokawa: hogy marad meg? csak nagyobb szemcsék? Itokawa

13 Regolit légkör nélkül / légkör alatt képződött regolit légkör nélkül: kevesebb transzport folyamat, rosszabb hővezetés légkör alatti: gyorsabb anyagáramlás a regolitban, kémiai kapcsolat a légkörrel, illókkal Földitől eltérő aprózódási, mállási folyamatok földitől eltérő regolit: ásvány összetétel / stabilitás változás (Földön instabil anyagok is lehetnek) csökkent gravitációs térben apró hatások (elektrosztatikus porvándorlás) dominálhatnak mikrometeorit bombázás kozmikus sugarak, nap UV kémiai befolyása milliárd millió Regolit mozgása átforgatási idő (turnover time)

14 Kozmikus erózió regolitot képez becsapódások mechanikai töredezés szemcse aprózás, laza törmelék létrehozása, megaregolit blokkok képzés, kristályszerkezet átalakítás rengések tömegmozgások, tömeg átrendeződések olvadás, újraszilárdulás (nanofázisú vas) olvadás cementáció illó összetevők eltávozása kiszáradás de pl. napszélből H + + O 2 O (Hold) is hőhatás kémiai átalakulás Nap elektromágneses sugárzása melegedés/hűlés térfogatváltozás feszültségek szublimáció kiszáradás kémiai átalakulás elektrosztatikus porvándorlás Nap részecskesugárzása + kozmikus sugárzás részecskék beépülése kötések felbontása

15 Kozmikus erózió következményei: nagy adszorbeáló felület hővezető képesség csökkentése, hőingadozás tompítása felszíni jegek amorf szerkezetűvé alakulása kipárolgó, majd visszahulló vasatomok oxidálódása vörösödés egyszerű szerves molekulák összekapcsolódása vörös-sötét tholin réteg keletkezése felszín homogenizálódása fiatal sugársávos kráterek eltűnése cementáció (olvadéktól) / szerkezet gyengülése (kiszárítástól)

16 Felszínforma típusok felszínforma / problémák: égitest szilárd külső burkolatán folyékony, képlékeny burkolaton? konkrét, jól körülhatárolható alakzat (?) felosztás problémái (kráter / központi csúcs / tetején gödör) alakzatok kapcsolata (vulkáni hátság / egy vulkán / lávafolyás / lávabarlang stabilan fennmarad másodpercekig (pl. hullám a vízen) órákig napokig, hetekig (pl. hegy) évekig, évtizedekig millió, milliárd évekig

17 Felszínforma típusok égitestenkénti felosztás: nem mutat előre (folyamat megértése lenne fontos) ritkán indokolt, kevés felszínforma jellemző csak 1-1 égitestre morfológiai felosztás lineáris (törésvonal, eróziós mélyedés) körkörös (becsapódásos, vulkanikus, tektonikus, beszakadásos) kiemelkedő (vulkanikus, tektonikus, becsapódásos) besüllyedő (tektonikus, vulkanikus, eróziós/szuffóziós, szublimációs) sík (vulkáni, üledékes feltöltés) genetikai felosztás vulkano-tektonikus (törések, gyűrődések, berogyások) gázáramlás (szél) (dűnék, homokleplek, eróziós barázdák) folyadékáramlás (víz, metán-etán, kén, egyéb lávák) (medrek, völgyek, üledék felhalmozódások) plasztikus áramlás (jegek, kőzet- keverék, kőzetolvadékok) (medrek, völgyek, üledék felhalmozódások) problémák: folyamatok összekapcsolódása: vulkanizmus plasztikus erózió - folyadék erózió Morfológiai / genetikai mátrixot csinálni

18 Belső / külső erők klasszikus beosztás: adott energiaforrás belső vagy külső eredetű belső: radioaktív bomlás, akkréció, differenciáció, exoterm/endoterm kémiai átalakulások, ohmikus fűtés külső: napsugárzás, becsapódások, kozmikus sugarak, légköbe hulló por, problematikus az árapály: kívülről jön, de néha a vulkanizmushoz, tektonikushoz hasonló következménye van, vagy tengerjárás: víz felszínformálása külső erőkhöz sorolják keveredés kölcsönhatásoknál: becsapódás vulkanizmust, tektonikát okoz vulkáni aktivitás becsapódással kapcsolatban vulkáni jellegű aktivitás napsugárzással kapcsolatban (Triton, Mars, üstökösmagok) árapály eredetű tektonikus felszínalakulás összekapcsolódás nehezen állapítható meg (térben és időben is távoli lehet), pl.: holdi lávaelöntések a becsapódásos medencék területén (becsapódás kőzetburok vékonyodás (nyomáscsökkenéses beolvadást segíti), repedések létrehozása (magmacsatornaként működhetnek) De fő ok: radioaktív hőfelszabadulás

19 Felszínalakító hatások külső erők külső hatás közvetlenül közvetítő közegen keresztül: illó szféra (folyékony / gáz) áramlásra képes anyagok: gáz, folyékony, szilárd, kevert, fluidizált szilárd (törmelékár, zagyár) áramló közegek munkavégzése mechanikai erózió (pl. ár nyomok) termális erózió (pl. lávacsatornák, Léna áradás, marsi áradások) hordalék szállítás (pl. kierodált és elszállított anyagok) üledék felhalmozás (pl. folyóvízi delták) áramló közegek által kialakított formát befolyásolja szállítható anyag nehézségi gyorsulás szállító közeg sűrűsége, viszkozitása szállító közeg áramlási sebessége

20 Légköri gázok és bennük lezajló folyamatok Jellemző Vénusz Titan Föld Mars Triton Io Europa Plútó üstökösö k légkör összetétele CO 2 N 2, CH 4 N 2, O 2 CO 2 N 2 SO 2 O N 2 (CO, CH 4 ) O, CO 2 felhők kénsav cseppek szmog szénhidrogén szemcsék ből víz, vízcsepp víz, széndioxid csapadékhullás virga esők: nem érik el a felszínt (kénsav) metán esők víz eső, hullás, fagyképződés kifagy ás O, CO 2 fagyképződés naptávo lban elszökés, ritkán a felszínre szélformák a felszínen albedóalakzat, dűne dűne dűne, albedóalakzat dűne, albedóalakzat albedó - alakzat illók szilárd fázisú tárolódása (magma: olvadt kőzetanyagban kötött illó) magma magma magma, magasheg yi és sarki magma, sarki sarki kőze -tek, mag -ma felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó)

21 Légköri gázok és bennük lezajló folyamatok Jellemző Vénusz Titan Föld Mars Triton Io Europa Plútó üstökösö k légkör összetétele CO 2 N 2, CH 4 N 2, O 2 CO 2 N 2 SO 2 O N 2 (CO, CH 4 ) O, CO 2 felhők kénsav cseppek szmog szénhidrogén szemcsék ből víz, vízcsepp víz, széndioxid csapadékhullás virga esők: nem érik el a felszínt (kénsav) metán esők víz eső, hullás, fagyképződés kifagy ás O, CO 2 fagyképződés naptávo lban elszökés, ritkán a felszínre szélformák a felszínen albedóalakzat, dűne dűne dűne, albedóalakzat dűne, albedóalakzat albedó - alakzat illók szilárd fázisú tárolódása (magma: olvadt kőzetanyagban kötött illó) magma magma magma, magasheg yi és sarki magma, sarki sarki kőze -tek, mag -ma felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó)

22 Légköri gázok és bennük lezajló folyamatok Jellemző Vénusz Titan Föld Mars Triton Io Europa Plútó üstökösö k légkör összetétele CO 2 N 2, CH 4 N 2, O 2 CO 2 N 2 SO 2 O N 2 (CO, CH 4 ) O, CO 2 felhők kénsav cseppek szmog szénhidrogén szemcsék ből víz, vízcsepp víz, széndioxid csapadékhullás virga esők: nem érik el a felszínt (kénsav) metán esők víz eső, hullás, fagyképződés kifagy ás O, CO 2 fagyképződés naptávo lban elszökés, ritkán a felszínre szélformák a felszínen albedóalakzat, dűne dűne dűne, albedóalakzat dűne, albedóalakzat albedó - alakzat illók szilárd fázisú tárolódása (magma: olvadt kőzetanyagban kötött illó) magma magma magma, magasheg yi és sarki magma, sarki sarki kőze -tek, mag -ma felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó)

23 Légköri gázok és bennük lezajló folyamatok Jellemző Vénusz Titan Föld Mars Triton Io Europa Plútó üstökösö k légkör összetétele CO 2 N 2, CH 4 N 2, O 2 CO 2 N 2 SO 2 O N 2 (CO, CH 4 ) O, CO 2 felhők kénsav cseppek szmog szénhidrogén szemcsék ből víz, vízcsepp víz, széndioxid csapadékhullás virga esők: nem érik el a felszínt (kénsav) metán esők víz eső, hullás, fagyképződés kifagy ás O, CO 2 fagyképződés naptávo lban elszökés, ritkán a felszínre szélformák a felszínen albedóalakzat, dűne dűne dűne, albedóalakzat dűne, albedóalakzat albedó - alakzat illók szilárd fázisú tárolódása (magma: olvadt kőzetanyagban kötött illó) magma magma magma, magasheg yi és sarki magma, sarki sarki kőze -tek, mag -ma felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó) felszíni (kőzetalkotó)

24 Áramlásra képes anyagok a Naprendszer néhány égitestén Merkúr Vénusz Föld Mars Io Europa Titan kicsapódásra képes légköri összetevő kevés Na, K O, SO 4 (felhőkben) O (felhő, eső, dér, zúzmara) O, CO 2 (felhő és ) SO 2 nagyon kevés O N 2 légköri aeroszol kénsav cseppek vízcseppek, víz, por víz- és széndioxid, por metán és etán cseppek, egyéb szerves összetevők hígan folyik a felszínen sókban gazdag lávák víz víz (régen) egyes kénes lávák metán és etán (tavak, folyók) viszkózus, nehezen áramlik a felszínen szilikátos láva szilikátos láva szilikátos láva, szilikátos láva, szilikátos és kénes láva vulkáni víz, víz és keverék vulkáni víz, víz keverék talaj folyadékok víz, szénhidrogének sóoldatok? metán, etán, sóoldatok?

25 Felszínalakító hatások jelentkezésének méretskálája

26 Mire használhatók a felszínformák? anyag alak folyamat numerik. param. környezet összetétel: izotópok, ásványtani, kőzettani szemcsék mérete, alakja, rétegézés erózió, akkum., töredezés, olvadás, cementáció hőmérséklet nyomás, vízgőztartalom, viszkozitás vulkánkitörés jellege, éghajlat, üledékképző folyamatok Phoenix, Mars, északi sarkvidék perklorátok, ásványi sók szemcsék:? pligonok mikroszkópikus folyékony vízáramlás hideg, változó, néha mainál magasabb relatív nedvesség ferdébb forgástengely, nedvesebb éghajlat

27 Mire használhatók a felszínformák? Felszínforma keletkezés jellemzői paraméterei mire utalnak mely égitesten jellemző központos vulkáni kúpok tartós lokális magmaforrás, egyetlen központi magmacsatorna magmaforrás térbeli stabilitása Hasadékvulkánok törésvonal mentén feltörő magma megfelelő szilárdságú és vastagságú burok a hosszú törésekhez, tágulásos erőtér lávasíkság kis viszkozitású, nagy területre szétfolyó lávák láva viszkozitása, összetétele, kiömlés térfogata lávacsatornák omladék, csuszamlással elmozdult anyag beszakadt üregek dűnék jardangok, széleróziós vájatok folyásnyomok és hálózatuk álló folyadékok partvonalai keskeny lávafolyás mechanikai és termális eróziója az útja mentén, lávabarlang beszakadása megváltozott konzisztencia és stabilitás, tömegmozgás rétegterhelés változásától beomlás az anyag gyengülésétől, eltávozástól, változott konzisztenciától megfelelő méretű és mennyiségű szemcsék, tartós szelek tartós széltől képződő, áramvonalas mélyedések folyékony anyag hullása/felszíni megolvadás, lefolyás partformálás (hullámzás, árapály, törmelék lerakása) láva viszkozitása, összetétele anyag stabilitása, konzisztencia változása felszín alatti oldás, olvadás, szublimálás apró szemcséket létrehozó folyamatok, szélirány, szélerősség, cementáció szélirány, tartósság, célkőzet erodálhatósága folyadék forrása, tér- és időbeli változása, áramlás hozama folyadék mennyisége, üledékekből jellemzők gleccservölgyek mozgó ár eróziós hatása mennyisége, hőmérsékleti viszonyok poligonális, mintás talajok törmelékkúpok, törmelékszoknyák fagyváltozékonyság, térfogatváltozása fagyott állapotban törmelék halmozódása lejtős tömegmozgással, áramló közegek révén hőmérsékleti viszonyok, O mennyisége aprózódást segítő paraméterek, áramló közegek munkavégzése Vénusz, Hold, Mars, Io, Titan Vénusz, Mars (ősi mágnesezett sávok nyoma), Europa, Ganymedes, Enceladus Merkúr, Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Triton Vénusz, Hold, Mars, Io Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Callisto, Titan Mars Vénusz, Mars, Titan Mars Mars, Titan Mars, Titan Mars Mars (Triton?) Mars, Titan