NGV-Geonieuws 12 artikel 160

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Oktober 2001, jaargang 3 nr. 3 artikel 160

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

Dit artikel is onderdeel van NGV-Geonieuws uitgave 12! Op de huidige pagina is alleen artikel 160 te lezen.

<< Vorig artikel: 159 | Volgend artikel: 161 >>

160 Zonnewind leidde in geologisch verleden nauwelijks tot 'erosie' van aardatmosfeer
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie !     Klik hier om dit artikel af te drukken !

De aardatmosfeer verliest massa door de eroderende werking van de zonnewind, een mengsel van door de zon uitgestoten protonen, elektronen en alfadeeltjes (kernen van heliumatomen). Omdat de aarde relatief dicht bij de zon staat, is de zonnewind verhoudingsgewijs sterk. Dat leidt ertoe dat de aarde (net als bijv. kometen) een soort staart vormt die op de reis door het wereldruim steeds van de zon af is gericht. Die staart van de aarde bestaat vooral uit gassen uit de atmosfeer die langzaam aan de aantrekkingskracht van de aarde ontsnappen. Dit is een altijd voortgaand proces, en tot nu toe werd aangenomen dat de aarde daardoor in de loop van de geschiedenis een grote hoeveelheid gassen, inclusief zuurstof, is kwijtgeraakt. Dat de atmosfeer daarbij niet geleidelijk 'op' is geraakt, is te verklaren aan de voortgaande uitstoot van gassen (onder meer via vulkanisme) die uit het inwendige van de aarde afkomstig zijn.


ZONNEWIND

De aarde blijkt echter veel minder atmosferische zuurstof te verliezen dan tot nu toe werd aangenomen (omstreeks 3 kg atmosfeer per seconde). De aarde blijkt, volgens onderzoek door Japanse en Amerikaanse onderzoekers die gebruik maakten van meetapparatuur in ruimtevaartuigen, momenteel gemiddeld echter veel minder dan 1 kg aan atmosferisch gas per seconde kwijt te raken (de hoeveelheid en samenstelling variren met de zonnecyclus). Dat lijkt misschien nog steeds veel, maar er is in de hele geschiedenis van de aarde waarschijnlijk slechts zo 18% van de huidige hoeveelheid materie in de atmosfeer op deze wijze verdwenen, en zelfs niet meer dan zo 2% van de huidige hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer. Het zal nog zon 50 miljard jaar duren om zo de volledige aardatmosfeer op te souperen, terwijl de aarde nog geen 5 miljard jaar oud is. We kunnen dus nog vooruit. Dat het verlies zoveel minder is dan eerder werd gedacht, is volgens de onderzoekers een gevolg van het relatief sterke magnetische veld van de aarde, waardoor de (grotendeels elektrisch geladen) deeltjes van de zonnewind worden afgebogen en relatief weinig atmosferische gassen wegduwen.

Het verlies van de atmosferische gassen, waarin behalve zuurstof en stikstof ook veel waterdamp aanwezig is, blijkt sterk afhankelijk van het aardmagnetisch veld (en daarnaast uiteraard van de aantrekkingskracht en de sterkte van de zonnewind). Dat maakt het volgens Rickard Lundin mogelijk om het verlies in de loop der tijd van bijv. Mars te berekenen. Die planeet verliest ongeveer 1 kg/s. Daaruit valt te reconstrueren (nu we weten dat er op Mars water heeft gestaan) dat er zon 4 miljard jaar geleden een gemiddelde waterdiepte moet zijn geweest van enkele meters. Omdat vroeger de verdamping sneller ging (bij hogere temperaturen) is er zelfs waarschijnlijk in de loop der tijd veel meer waterdamp met de zonnewind afgevoerd, waaruit de gevolgtrekking getrokken kan worden dat er vroeger echte oceanen op Mars moeten hebben bestaan.

De aarde verliest momenteel slechts zon 10% van de hoeveelheid zuurstof die Mars en Venus verliezen. Dat kan wijzen op de grote invloed van het aardmagnetisch veld. Maar het is ook goed mogelijk dat een deel van de verdwenen zuurstof later weer wordt 'teruggevangen'.

Referenties:
  • Lundlin, R., 2001. Erosion by the solar wind. Science 291, p. 1909.
  • Seki, K., Elphic, R.C., Hirahara, M., Terasawa, T. & Mukai, T., 2001. On atmosphreric loss of oxygen ions from the Earth through magnetospheric processes. Science 291, p. 1939-1941.

N.B.: een iets afwijkende versie van dit bericht werd onder de titel 'Aardatmosfeer verloor weinig massa door zonnewind' geplaatst in de bijlage 'Wetenschap & Onderwijs' van NRC Handelsblad (31 maart 2001).

Afbeelding uit: http://science.msfc.nasa.gov/ssl/pad/solar/sun_wind.htm


Copyright NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl