PDA

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Luftdruckveränderung in der Erdgeschichte?



Alex74
23.04.2015, 18:23
Hallo allerseits,

mich hat heute mal interessiert wie weit sich die irdische Atmosphäre in den letzten etwa 300 Millionen Jahren abgebaut hat bzw. weiter abgetragen wurde. (Meine Vermutung ist dass der ohnehin eher abnehmende Vulkanismus seit der Erdentstehung auch immer weniger Gase nach oben befördert die das ausgleichen könnten)

Suchmaschinen liefern leider nichts Brauchbares weil man mit Klimamodellen überschüttet wird sobald man irgendwas mit Atmosphäre und Erdgeschichte sucht...

Mich interessieren dazu nun keine tiefgreifenden Doktorarbeiten sondern eher zusammenfassende Artikel die den Stand der Forschung widergeben. Gibt es sowas?

Gruß Alex

FrankSpecht
23.04.2015, 19:54
Moin Alex,

suche mal mit diesen Stichwörtern "air pressure earth history".

Gleich der erste Treffer (http://pubs.acs.org/subscribe/archive/ci/30/i12/html/12learn.html) liefert bei mir dieses Ergebnis:



The pressure could have been at 1 bar throughout Earth’s earlier life, risen to 4–5 bar ~100 Mya (just at the time when the giant fliers needed it), and then returned to 1 bar (curve A).
The pressure could have been ~4–5 bar from Earth’s beginning, 4600 Mya; and ~65 Mya, it could have begun to come down to today’s 1 bar (curve B).
The atmosphere could have started at higher pressure and then decreased continuously through Earth’s life to ~4–5 bar ~100 Mya and down to 1 bar today (curve C).

Herr Senf
23.04.2015, 21:44
Hallo Alex74,

hab auch was gefunden https://www.uni-due.de/unikate/ressourcen/grafiken/PDF's/0405/04-Beckmann.pdf

vor 4,7 Mrd Jahren 60 bar und 260° H2O-dominiert, also Sauna und Druck kommt durch Wasserdampf
Abkühlung und viel Regen mit Bildung der Ozeane und ...
vor 2 Mrd Jahren noch 2 bar und 30° - ca. 2% H2O, 75% N2, 23% CO2
danach kommen Chemie und Biologie - C wird gebunden und O2 freigesetzt

heute 21% O2 und 1 bar bei 14° mittlere Temperatur durch Treibhauseffekt, sonst würden wir bei -18° frieren.
Das mit den fliegenden Dinos bei 5 bar scheint eine gewagte These zu sein, die Eiszeiten sprechen gegen Drücke > 1 bar.

Grüße Senf

FrankSpecht
24.04.2015, 04:19
Das mit den fliegenden Dinos bei 5 bar scheint eine gewagte These zu sein, die Eiszeiten sprechen gegen Drücke > 1 bar.
Während der Dino-Zeit gab es keine echte Eiszeit, oder?

PS: Ich habe mal nach "luftdruck co2" gesucht - alter Schwede - nur Waffenergebnisse :eek:
Ich habe nur deshalb danach gesucht, weil mir 2 bar bei 23% CO2 zu gering erscheinen.

UMa
24.04.2015, 16:09
Hallo Alex,

die Gesamtmenge der Gase die die Erdatmosphäre bilden, ist mit Ausnahme der des Sauerstoffs, in den letzten 300 Millionen Jahren nahezu konstant geblieben. Größere relative Veränderung gab es nur bei CO2, H20 und Spurengasen, die aber auf die Gesamtmenge nicht viel ausmachen.
Die einzigen Veränderungen der Gesamtmenge der Atmosphäre betrifft den Sauerstoff. Der Sauerstoffgehalt nahm von ca. 30-35% vor 300 Millionen Jahren (Karbon/Perm) auf ca. 12-15% vor 250 Millionen Jahren (Perm/Trias) ab, um dann auf etwa 14-18% vor 200 Millionen Jahren (Trias/Jura) wieder anzusteigen.
Für Jura, Kreide und Tertiär gibt es etwas unterschiedliche Rekonstruktionen. In vielen steigt das Sauerstoffgehalt mit nur geringen Schwankungen auf den heutigen Wert, der aber in der Kreide schon fast erreicht wird. In einigen anderen gibt es ein Zwischenmaximum in der Kreide bei 22-28% Sauerstoff, danach fällt der Sauerstoffgehalt bis heute hin ab.
Hier eine sehr kurze Übersicht in der Wikipedia. Die Grafik geht von der hohen Entwicklung in der Kreide aus.
http://de.wikipedia.org/wiki/Entwicklung_der_Erdatmosph%C3%A4re#Dritte_Atmosph. C3.A4re

Der Gesammtdruck der Luft betrug also vor 300 Millionen Jahren etwa 115% des heutigen Wertes und vor 250 Millionen Jahren etwa 92% des heutigen Wertes. Die Veränderung ist fast ausschließlich durch die Veränderung des Sauerstoffgehaltes bedingt.

Grüße UMa

PS: Das was auf der von Frank in #2 verlinkten Webseite steht, ist offensichtlich Blödsinn. Sowohl das mit den 4-5 bar, damit die Flugsaurier fliegen können, als auch das mit dem riesigen CO2 Gehalt. Wirbeltiere würden ersticken. Außerdem ist der CO2 Gehalt der letzten ein paar hundert Millionen Jahre mittlerweile ganz gut rekonstruiert, sodass man das ausschließen kann.

pane
24.04.2015, 19:14
Was ich dabei nicht verstehe, wie kann der Sauerstoffanteil sinken? Der Stickstoffgehalt in absoluten Zahlen dürfte recht konstant geblieben sein. Alles Eisen und Schwefel sind schon vor ca. 2 Milliarden Jahre oxidiert, Silizium noch früher, bleibt also nur noch Kohlenstoff übrig. Aber denn müssten wir ja grössere Mengen CO2 haben. Haben wir aber nicht.

mit freundlichen Grüssen
pane

Bynaus
24.04.2015, 19:34
@Pane: Der Sauerstoffanteil ist einfach eine Funktion von Sauerstoffproduktion und -konsumation. Pflanzen setzen Sauerstoff frei, und alle Verottungsprozesse organischer Materie konsumieren ihn wieder. Zudem ist die Ablagerung von Kalk eine CO2 (und damit auch Sauerstof-) Senke. Der Sauerstoff ist nur wegen der Biosphäre da, und damit ein Ausdruck ihrer Produktivität im Vergleich zu den geologischen Sauerstoffsenken (die auch nicht konstant bleiben müssen).

Alex74
25.04.2015, 21:07
Danke für die Antworten, habe mir die Links angesehen - sehr interessant. Ich hätte den Abtrag durch Sonnenwind größer geschätzt.

Bynaus
26.04.2015, 12:35
Das Erdmagnetfeld schützt die dünne Atmosphäre vor dem Abtrag. Die Verlustraten bei der Venus sind viel höher - und waren es auch mal beim Mars, als noch mehr Atmosphäre da war. Das ist die wahre astrobiologische Bedeutung des Erdmagnetfeldes, viel mehr als der direkte Schutz vor kosmischer Strahlung, den auch die Atmosphäre allein leisten kann.

pane
26.04.2015, 13:43
Wo ist eigentlich das Neon geblieben? Die Häufigkeit der Elemente auf der Erde stimmt so halbwegs mit der Häufigkeit der Elemente im Weltall überein. Grosse Ausnahme, Helium und Neon. Helium ist zu leicht als dass die Erde es halten könnte. Aber Neon ist etwa so schwer wie Wasser und Wasser hält die Erde doch auch.


Das Erdmagnetfeld schützt die dünne Atmosphäre vor dem Abtrag. Die Verlustraten bei der Venus sind viel höher - und waren es auch mal beim Mars, als noch mehr Atmosphäre da war. Das ist die wahre astrobiologische Bedeutung des Erdmagnetfeldes, viel mehr als der direkte Schutz vor kosmischer Strahlung, den auch die Atmosphäre allein leisten kann.

Wie kommt es denn, dass die Venus eine viel dichtere Atmosphäre hat, wobei sie ja angeblich geologisch tot ist und somit keine aktive Vulkane mehr hat?

mit freundlichen Grüssen
pane

Herr Senf
26.04.2015, 16:37
Hallo pane,

die Erde hat geologisch gesehen jetzt ihre "dritte" Atmosphäre.
Erstere Möglichkeit wäre, daß schon die heiße Uratmosphäre das Neon verloren hat, heute haben wir die Überreste.
2013 wurde zweitens ein Recyclingprozeß diskutiert http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-16273-2013-06-18.html
Danach "lösen" sich die Edelgase überraschend gut in Silikaten des Typs Amphibol, die machen's wie Aktivkohle.
Könnte also sein, daß vormals "heiß" ausgegaste Edelgase, später wieder "kalt" im Erdmantel gebunden wurden.
Im Kosmos ist Neon vierthäufig, in der Erdatmosphäre "nur" fünfthäufig, Rest könnte wieder im Boden stecken.

Grüße Senf

Bynaus
26.04.2015, 20:52
Alle Edelgase sind mehrheitlich oder zumindest zu einem grossen Teil in der Atmosphäre. Aber auch schon die primitivsten Meteoriten haben Edelgasdefizite gegenüber den kosmischen Häufigkeiten, die Erde hat ihr Neon (Argon, Krypton, Xenon) Defizit schon von ihren Bausteinen geerbt. Die relativen Häufigkeiten von Ne, Ar, Kr in der Erdatmosphäre sind in etwa kosmisch, He ist abgereichert weil es entweicht, und bei Xe ist das zusätzliche Defizit noch nicht ganz verstanden.

Die Venus ist geologisch wohl nicht tot, ihre Oberfläche ist dafür zu jung. Erde und Venus haben in etwa gleich viel CO2, aber bei der Erde liegt das CO2 fast vollständig in Form von Kalk (CaCO3) vor. Weil also die Erde (1) flüssiges Wasser an ihrer Oberfläche hat, welches die Ablagerung von Kalk fördert, und auch weil (2) die Erdatmosphäre über eine "Kältefalle" verfügt, die verhindert, das Wasser in Höhen aufsteigen kann, wo es von der Sonnenstrahlung (UV) gespalten wird, ist die Erde lebensfreundlich geblieben, die Venus jedoch nicht. Der Abtrag der Atmosphäre durch den Sonnenwind ist bei der Venus wegen dem fehlenden Magnetfeld zwar höher, aber wegen der deutlich dichteren Atmosphäre hat er langfristig kaum eine grosse Auswirkung. Eine dünne Atmosphäre wie jene der Erde würde ohne Magnetfeld jedoch über Jahrmilliarden verloren gehen.

Dgoe
27.04.2015, 12:22
Wo ist eigentlich das Neon geblieben?
In den Neonröhren! :)

ralfkannenberg
27.04.2015, 14:54
In den Neonröhren! :)
Schön wars ...

Leider hatte Professor Rössler (http://de.wikipedia.org/wiki/Otto_E._R%C3%B6ssler) doch recht und wegen der Inbetriebnahme des LHC am CERN hat sich nun wie von ihm weitsichtig vorhergesagt innerhalb von 50 Monaten (https://web.archive.org/web/20140903152235/http://www.universe-cluster.de/uploads/tx_sbdownloader/zdf_09_2008.pdf) (Seite 5) "etwas" gebildet, was aufgrund seiner Gravitation in den Erdmittelpunkt abgesunken ist: ein Weisser Zwerg, bei dem bereits die 3.Stufe der Nukleosynthese stattgefunden hat, d.h. in dem sich das fehlende Neon aufhält. Der wird übrigens auch den Sauerstoff an sich binden, so dass wir jämmerlich ersticken werden, lange bevor sich der Weisse Zwerg in ein Schwarzes Loch umgewandelt haben wird.

Zwar irrte Rössler, dass vorgängig ein Weisser Zwerg im Erdinnern entsteht, aber der Menschheit wird die Möglichkeit fehlen, dieses Wissen an andere intelligente Lebensformen im Universum mitzuteilen.

UMa
27.04.2015, 18:32
Hallo Pane,

der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre würde durch vulkanische Gase und andere noch nicht reduzierte Materialien innerhalb weniger Millionen Jahre aufgebraucht sein, wenn nicht ständig z.B. neuer organischer Kohlenstoff im Inneren der Erde vor Oxidation geschützt würde.
Die vulkanischen Gase enthalten neben H2O und CO2 auch SO2, H2S, CH4, CO, H2 u.a. die noch (weiter) oxidiert werden können. Auch Pyrit (FeS2) gibt es noch.

Vom Neon muss tatsächlich ein Teil verloren gegangen sein.
Allerdings werden auch einige Edelgase neu produziert. Argon-40 entsteht durch den Zerfall von Kalium-40. Nahezu das gesamte Argon-40 in der Erdatmosphäre ist so entstanden.
Und Helium-4 entsteht bei jedem Alpha-Zerfall.
Man kann sich die Häufigkeiten der einzelnen Isotope der Edelgase ansehen.

Grüße UMa

@Bynaus:Ar ist kosmisch? Schau auf die Isotope: Ar-40 kosmisch ca. 0.01%, Erdatmosphäre 99.6%
http://en.wikipedia.org/wiki/Isotopes_of_argon

Bynaus
27.04.2015, 20:25
@UMa: Du hast recht - natürlich abzüglich des radiogenen Ar, das hätte ich sagen müssen. Ich meinte die elementaren 20/36, 36/84 Verhältnisse.

Ein interessanter Artikel zum Thema ist von Bernard Marty, 2012 in Earth and Planetary Sciences erschienen: http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2011.10.040
Im Abstract schreibt er: "The abundance pattern of major volatile elements and of noble gases is also chondritic, with two notable exceptions." Die zwei Ausnahmen sind N und Xe (natürlich auch He, aber das is eh klar). Man braucht insbesondere keinen Ne-Verlust, um die Ne-Isotopie der Erdatmosphäre zu erklären.

Dgoe
27.04.2015, 21:43
Vom Neon muss tatsächlich ein Teil verloren gegangen sein.
Beim Umschwung auf LED, taucht das schon wieder auf...
*abwink*

Nein, wirklich ein interessantes Thema. Wie häufig ist denn H2O ansonsten so?

Gruß,
Dgoe

Dgoe
28.04.2015, 02:05
Nun,

H (Wasserstoff) ist ja unumstritten äußerst häufig (auf der Hitparade Nummer Eins). O (Sauerstoff) ja nun mal auch nicht gerade wirklich selten (ganz top).

Diese beiden, kaum seltenen Elemente, sollten sich ja auch nicht so völlig ganz super selten miteinander zu dem Molekül H2O (2 mal Wasserstoff zu 1 mal Sauerstoff) verbinden können hin und wieder, oder? Oder auch ruhig mal fast andauernd?!

Ich persönlich finde das zumindest viel interessanter als das öde Neon, was von mir aus bleiben kann, wo der Pfeffer wächst.

Gruß,
Dgoe

ralfkannenberg
28.04.2015, 09:36
Ein interessanter Artikel zum Thema ist von Bernard Marty, 2012 in Earth and Planetary Sciences erschienen: http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2011.10.040
Im Abstract schreibt er: "The abundance pattern of major volatile elements and of noble gases is also chondritic, with two notable exceptions." Die zwei Ausnahmen sind N und Xe (natürlich auch He, aber das is eh klar). Man braucht insbesondere keinen Ne-Verlust, um die Ne-Isotopie der Erdatmosphäre zu erklären.
Vermutlich mag nicht jeder den Artikel für 39.95 Dollar kaufen; hier der arXiv-Preprint:

The origins and concentrations of water, carbon, nitrogen and noble gases on Earth (Bernard Marty) (http://arxiv.org/abs/1405.6336)


Freundliche Grüsse, Ralf

Bynaus
28.04.2015, 09:50
Vermutlich mag nicht jeder den Artikel für 39.95 Dollar kaufen; hier der arXiv-Preprint:

Danke Ralf fürs Verlinken des arxiv-Preprints! (wäre ja eigentlich meine Aufgabe gewesen)

UMa
28.04.2015, 11:38
Hallo zusammen,

ich möchte die 41st Saas-Fee Course
From Planets to Life empfehlen
http://www.isdc.unige.ch/sf2011/courses
Es gibt sowohl Videos als auch Slides. Zumindest Jim Kastings Course sollte etwas zur Entwicklung der Erdatmosphäre enthalten.

Grüße UMa

UMa
19.05.2015, 19:33
Hallo,
es gibt ein neues Preprint über die Stickstoffverteilung in der Erde.
http://arxiv.org/abs/1505.03813

Grüße UMa