Hasonlóságok és eltérések a különböző égitestek fejlődéstörténetében (ismétlés, összefoglalás) A Naprendszer földrajza és geológiája kurzus ELTE TTK, 2012.05.15.
Fejlődést befolyásoló általános tényezők összetétel helyzet a formálódó ősködben távolabbról érkező becsapódó égitestek átalakulás mértéke: tömeg (belső hőforrások, gravitációs tér, kigázolgás) szomszédok árapályhatása
Energiaforrások 1. Energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) radioaktív bomlás exoterm kémiai reakciókdrive Science 53 (2005) 749 769(egy-egy burok vagy egész belső, folyamatos/szakaszos) napsugárzás kozmikus sugárzás 2. Energiatranszport (felszabadult energia elvándorlása) sugárzás csak magas hőmérsékleten eléggé átlátszó az anyag és rövid a hullámhossz (pl. Föld magja) hővezetés túl lassú ahhoz, hogy a Föld milliárd éves időskálán lehűljön konvekció: képlékeny közeg szükséges Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) kompakció (belsőben, kezdeteken)
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) kompakció (belsőben, kezdeteken) becsapódás (felszínen, főleg kezdetekben) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) kompakció (belsőben, kezdeteken) becsapódás (felszínen, főleg kezdetekben) hűléses zsugorodás (mindenhol, kivétel a víz megfagyásakor, később) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) kompakció (belsőben, kezdeteken) becsapódás (felszínen, főleg kezdetekben) hűléses zsugorodás (mindenhol, kivétel a víz megfagyásakor, később ) tágulás (főleg külső szférákban, jeges égitesteknél később ) ez hűti is az égitestet, miközben mechanikai átalakulással jár Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) kompakció (belsőben, kezdeteken) becsapódás (felszínen, főleg kezdetekben) hűléses zsugorodás (mindenhol, kivétel a víz megfagyásakor, később) tágulás (főleg külső szférákban, jeges égitesteknél későn ) ez hűti is az égitestet, miközben mechanikai átalakulással jár belső differenciáció (belsőben, kezdetekben / folyamatosan) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 3. Belső energiaforrások a változásokhoz (hol, mikor) gravitációval kapcsolatos: összeállás (felszínen, kezdetekben) kompakció (belsőben, kezdeteken) becsapódás (felszínen, főleg kezdetekben) hűléses zsugorodás (mindenhol, kivétel a víz megfagyásakor, később) tágulás (főleg külső szférákban, jeges égitesteknél későn ) ez hűti is az égitestet, miközben mechanikai átalakulással jár belső differenciáció (belsőben, kezdetekben / folyamatosan) árapály (~mindenhol de nem gömbszimmetrikusan, időben csökkenő vagy kváziperiódikus) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 4. Egyensúly megbomlása időben: Nettó melegedés (nagyobb energiatermelés): árapály: rezonancia zónába be-, kikerülés viszkozitás csökken differenciáció gyorsul becsapódások: kezdeti, LHB, későbbi véletlenszerű kritikus hőmérsékleten beinduló energiatermelő reakciók, fázisátalakulások üvegházhatás erősödése pályaelem változások besugárzás nőhet Nettó hűlés (gyorsabb energiatranszport): árapály: rezonancia zónából kikerülés viszkozitás csökkenés: gyorsuló konvekció kritikus körülmények között beinduló energiaelnyelő reakciók üvegházhatás gyengülése pályaelem változások besugárzás gyengülése Enceladus excentricitásának változása az Enceladus-Dione 2:1 rezonanciában Icarus 193 (2008) 213 223, Tidal evolution of Mimas, Enceladus, and Dione, Jennifer Meyer, Jack Wisdom Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Belső jellemzők, belső energiaforrások 5. Egyensúly megbomlása térben: koncentrált hőfelszabadulás radioaktív elemek koncentrálódása pl.: Hold: inkompatibilis elemek felhalmozódása olvadás a felső köpenyben 3.2-3.8 milliárd éve mare bazaltok Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Hol csapódik le az energia, és okoz átalakulást? Példák: légköri elnyelés / felszínre áteresztés melegedés helye képlékeny / rideg deformáció határa törés vagy hőszállító konvekció (pl. Europa jégvastagság) száraz / jeges regolit változó hőkapacitás és hővezető képesség (pl. Mars) fázisátalakulások helye (látens hő felszabadulás) (pl. jégholdak) Energia termelés energia transzport energia vesztés hőfejlődés, hőtörténet belső hőtörténet (vukanizmus, tektonizmus, forgási jellemzők) felszíni hőtörténet (jégkorszakok, üledékképződés, felszín lepusztulás) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Fejlődési útvonalak túl kicsi bolygó: akkréciós hő nem marad meg tartósan (kisbolygók) radioaktív hő gyorsan kisugárzódik túl nagy bolygó: akkréciós hő megmarad (pl. Jupiter) radioaktív hő lassan sugárzódik ki (pl. Föld: keletkezése óta nőtt a belső átlaghőmérséklete) melegedéstől puhul az anyag gyorsul a konvekció és a hővesztés túl sűrű légkör: melegedés felhőoszlatás átlátszóság növekedése hűlés túl ritka légkör: hűlés, illók befagyása
Fejlődési útvonalak egyirányú fejlődés (ált. lassú hűlés, Ceres, Vesta) lassú melegedés: napsugárzás erősödése milliárd éves időskálán (Mars és Titan feléledése, Föld felforrása a jövőben, nem a múltban) egyszeri események (Merkúr és Hold második vulkáni időszaka, jégholdak egyszeri rezonancia állapotai) ciklikus jelenségek (Európa: periodikus árapályfűtés rezonanciája, Mars: ciklikus pályaelem változások, Vénusz: belső túlnyomás kieresztése ) Egy égitest a fentiek közül többet is mutathat fejlődése során. Europa excentricitás és árapály eredetű hőtermelés
Holdrendszerek fejlődése - eltérés a bolygórendszerektől óriásbolygó korai hősugárzás napszéltől védő magnetoszféra erős pályarezonanciák, árapályfűtés kölcsönható égitestek holdak közötti anyagcsere hold-bolygó anyagcsere erővonalak mentén anyagkidobódás tórusz képződés, magnetoszféra feltöltése részecskékkel gyűrűk utánpótlása (Enceladus E-gyűrű) anyag hullása (pl. Europára kén az Ioról) vezető/követő oldal eltérő aszimmetrikus meteorikus bombázás aszimmetrikus magnetoszferikus bombázás Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Végeredmény - kőzettani fejlettség differenciáció mértéke (pl. Callisto-Ganymedes-Europa) kémiai rétegesség (pl. földi köpeny S tartalom < marsi köpeny) fizikai rétegesség illószféra utánpótlás a mélyből hasonló szerkezet, noha eltérő összetétel külső szilárd burok belső képlékeny zóna mindez időben is változhat (hűlés szilárdulás) Égitest fejlettsége: szerkezet felszíni összetétel felszínformák kora, változatossága
Égitest fejlettsége globális domborzat is jelzi hipszografikus görbe maximumok száma kőzetburok típusok száma Megfigyelést befolyásolja: mélyebb területek eltemetése Föld: óceánok Vénusz: lávasíkságok? Vénusz Hold Föld Mars Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Végeredmény: belső szerkezet tömeg átalakulás mértéke domináns tényező a radioaktív hőforrás Föld Mars Merkúr Hold - (ősi) - (víz) (asztenoszf.) - (ősi) -? -? (szilikát) (folyékony vas)? (szilárd vas) Gázbolygók, holdjaik és gyűrűik, ELTE TTK, planetológia, Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület
Végeredmény: belső szerkezet nem tömeg függő átalakulás mértéke domináns tényező az árapályhő Europa Titan Ganymedes Hold - - (ősi) () - (víz) (víz) () - (víz) -? (szilikát) (jég) (jég) - - -?
Végeredmény néhány összefüggés belső hő vulkanizmus légkör pótlás üvegházhatás magasabb hőmérséklet intenzívebb mállás belső aktivitás globális lemeztektonika anyagkörforgás légkör megújítás olvadt belső magnetoszféra légkör védelem Globális trendek: Vénusz melegedés víz elpárolgás Mars hűlés légkör csökkenés betöményedő vizek (nincs anyagkörforgás) szárazodó vulkánkitörések robbanásos aktivitás helyett lávaömlés Egyedi érdekességek: ciklikus felszínfejlődés holdrendszerek időszakos árapályfűtés Mars tengelyferdeség változása besugárzás változása éghajlat változása
Végeredmény felszínformák omlások : eltérő égitesteken is nem kell hozzá légkör Vénusz Mars Hold Calisto Callisto Eros Europa
Végeredmény felszínformák tektonikus felszínformák (speciális eset: külső hatásra kisbolygókon is)
Végeredmény felszínformák vulkanikus felszínformák: eltérő összetétel, néhol hasonló formák Mars Europa Ganymedes Triton Io Vénusz
Égitestek közötti kölcsönhatások (Napot kihagyva) árapály anyagcsere Io kénes vulkanizmus Europa jégpáncéljában kénbessav, kénsav jég recirkuláció savas anyag az óceánba Enceladus gejzírek H 2 O űrbe Szaturnusz magnetoszférikus szállítás Titan légkörébe oxigén jut redukáló légkör kémiai befolyásolása pánspermia elméletek
Végeredmény felszínformák illó szféra: felszíni kifagyás, jégsapka, folyók, tavak
Végeredmény felszínformák illó szféra: felszíni kifagyás, jégsapka, folyók, tavak felhők, ködök Vénusz Triton Mars Vénusz Titan
Végeredmény felszínformák illó szféra: felszíni kifagyás, jégsapka, folyók, tavak felhők, ködök felszíni szélformák kell hozzá légkör bioszféra? Titan Vénusz Föld Mars Vénusz Mars Triton
Körfolyamatok anyagkörforgás: Föld / Mars
Jegyszerzés vizsga ZH május 22., kedd 16.00-17.30, 0-823 Kitaibel Pál terem június 12., kedd 16:00 17:00, déli tömb, 0-823 Kitaibel Pál terem