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Thema: Massenzuwachs der Erde durch Meteoriten, Asteroiden und Staub

  1. #1
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    Frage Massenzuwachs der Erde durch Meteoriten, Asteroiden und Staub

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    Hallo.

    Wie groß ist der mittlere Massenzuwachs der Erde durch Meteoriten, Asteroiden und Staub? Und wie verteilt er sich nach der Größe der Körper?
    Für Staub habe ich in neueren Quellen 10000-40000 Tonnen/Jahr gefunden, in älteren sogar 1000-10000 Tonnen/Tag,
    für Meteorite 20-40 Tonnen/Tag.
    Asteroiden? Eine Hochrechnung aus den gefundenen Kratern wäre wahrscheinlich zu niedrig?!

    Grüße UMa

  2. #2
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    Die älteren Schätzungen waren wohl zu hoch - heute geht man von 40000 Tonnen im Jahr bzw. 1 kg / 40000 Quadratkilometer und Jahr aus. Das umfasst AFAIK Staub, Meteorite und Asteroiden.

    Allenfalls könnte man den genauen Wert für Asteroiden auch aus der Grössenverteilkurve errechnen.

    http://www.planeten.ch/images/asteroidengefahr.gif
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  3. #3
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    Hallo Bynaus,

    hm, die Kurve deutet darauf hin, dass der Massenzuwachs offenbar durch wenige große Einschläge dominiert wird. Das hatte ich auch zuerst vermutet, da ja auch bei der Verteilung der Asteroiden die Hauptmasse in größeren Körpern steckt. Trotzdem scheint es einen, überproportional Großenanteil von Staub zu geben. Ich kommen überschlagsmäßig für Körper bis 17500m Durchmesser (KT-Einschlag, Annahme aller 10^8 Jahre, Skalierung t ~ R^-2,5 d.h. die Kurve durch Gerade approximiert, ohne Staub) auf im Mittel 373000t/Jahr, wovon 97,6% auf Körper größer als 10m entfällt, die eben nicht jährlich einschlagen.

    Allein der KTI hat über 100000t/Jahr (Masse auf 65Mio Jahre) verteilt gebracht.
    Hoffentlich stimmen diese Werte einigermaßen.

    Grüße UMa

  4. #4
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    Hoffentlich stimmen diese Werte einigermaßen.
    Ich habe leider keine Quelle für das Diagramm nennen, da es aus einem Vorlesungsskript Planetologie stammt und dort nicht gekennzeichnet ist (die deutschen Bezeichnungen habe ich eingefügt). Interessant, dass da so viel Material zusammen kommt, das hätte ich nicht gedacht - wie oben erwähnt, ging ich davon aus, dass diese 40000 Tonnen das alles umfassen würden. Danke für die Info!
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  5. #5
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    Hallo Bynaus,

    was man evtl noch berücksichtigen müsste ist, dass bei sehr großen Einschlägen wie etwa dem KT-Impakt ein (kleiner) Teil der Atmosphäre verloren gehen kann.

    Vielleicht bekomme ich die Massenbilanz für die Erde doch noch zusammen.

    Grüße UMa

  6. #6
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    Ich bezweifle, dass die Energie, die ein solcher Impaktor in die Atmosphäre einbringt, deutlich ausserhalb der jahreszeitlichen Schwankung liegt. Das müsste man jetzt aber nachrechnen. Ich würde vermuten dass die Erde seit dem Ende des "Schweren Bombardements" vor 3.9 Milliarden Jahren keine bedeutenden Teile der Atmosphäre mehr durch Impakte verloren hat.
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  7. #7
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    Hallo Bynaus,

    im Buch Bergmann/Schaefer:"Lehrbuch der Experimentalphysik, Erde und Planeten", habe ich gelesen, dass bei impakten ab 13km Durchmesser (Erde, 3km Mars bzw 70km Venus) Teile der Atmosphäre verloren gehen können. Dabei geht die gesamte Atmosphäre oberhalb der Tangentialfläche des Impaktes vorloren. Für die Erde wären das jeweils 0,06% der Atmosphäre pro Impakt >13km Durchmesser. Der Durchmesser hängt sicher auch noch von Dichte und Einschlaggeschwindigkeit ab.

    Bleiben folgende Fragen. Wie hat sich die Einschlagrate in den vergangen Mrd Jahren entwickelt? D.h. wieviel mal größer war sie z.B. vor 2 oder 3 Mrd Jahren? Und wieviel Atmosphäre wird durch Vulkanismus nachgeliefert? Zumindest heute?

    Grüße UMa

  8. #8
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    im Buch Bergmann/Schaefer:"Lehrbuch der Experimentalphysik, Erde und Planeten", habe ich gelesen, dass bei impakten ab 13km Durchmesser (Erde, 3km Mars bzw 70km Venus) Teile der Atmosphäre verloren gehen können. Dabei geht die gesamte Atmosphäre oberhalb der Tangentialfläche des Impaktes vorloren. Für die Erde wären das jeweils 0,06% der Atmosphäre pro Impakt >13km Durchmesser. Der Durchmesser hängt sicher auch noch von Dichte und Einschlaggeschwindigkeit ab.
    Interessant, Danke! Das ganze hängt vermutlich von der Energie ab, nicht vom Durchmesser. Ich denke, die 13 km stehen für einen typischen Meteoriten mit 3.5 g/ccm (1 bis ~8 sind möglich) Dichte und einer typischen Geschwindigkeit von 20 km/s (11 bis ~42 km/s sind möglich).

    Interessant auch, weil es so scheint, dass dieser Effekt die Atmosphären zu extremeren Positionen zu treiben scheint: Je dichter die Atmosphäre ist, desto mehr Energie braucht es, um sie zu verlieren. Je dünner sie ist, desto leichter geht sie weiter verloren... Wiedereinmal finden wir die Erde in der "Goldilocks"-Position...

    Bleiben folgende Fragen. Wie hat sich die Einschlagrate in den vergangen Mrd Jahren entwickelt? D.h. wieviel mal größer war sie z.B. vor 2 oder 3 Mrd Jahren? Und wieviel Atmosphäre wird durch Vulkanismus nachgeliefert? Zumindest heute?
    Die Impaktrate ist seit dem Späten Schweren Bombardement (Late Heavy Bombardment) nicht stark gesunken und im wesentlichen gleich geblieben, so viel ich weiss.

    Zum Beitrag heutiger Vulkane habe ich dies hier gefunden:
    http://volcano.und.edu/vwdocs/Gases/man.html

    Die Vulkane tragen aber natürlich nichts zum Massenzuwachs der Erde bei... Gas, das die Erdatmosphäre aufgrund von Asteroiden-Impakten verlässt, hingegen, wirkt sich negativ auf die Massenbilanz aus.
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  9. #9
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    Hallo Bynaus,

    die Impaktrate scheint sich in den letzten 3 Mrd Jahren nicht sehr verändert zu haben.

    Eine Frage zur typischen Einschlaggeschwindigkeit auf die ich bei meiner Suche gestoßen bin:
    Ist sie auf der Erde oder auf dem Mond höher?

    Der Atmosphärenverlust dürft ca. 1% in 1 Mrd Jahren betragen.

    Aus den Angaben über die vulkanischen Ausgasungen kann ich momentan nicht viel ableiten. Weil nicht klar, ist wieviel tatsächlich neu (zu Atmosphäre) hinzukommt, und was nur "durchfliest" d.h. in irgendeiner Form verschluckt wird und dann wieder an die Oberfläche kommt.

    Grüße UMa

  10. #10
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    Ist sie auf der Erde oder auf dem Mond höher?
    Hm, fragst du mich das ernsthaft? Wegen dem Smiley...

    Aus den Angaben über die vulkanischen Ausgasungen kann ich momentan nicht viel ableiten. Weil nicht klar, ist wieviel tatsächlich neu (zu Atmosphäre) hinzukommt, und was nur "durchfliest" d.h. in irgendeiner Form verschluckt wird und dann wieder an die Oberfläche kommt.
    Stimmt, das hatte ich gar nicht bedacht. Nun, die Prozesse scheinen sich die Waage zu halten, nicht wahr? Sonst wäre der Atmosphärendruck in der Zeit stetig gewachsen.

    Man könnte Argon in der Atmosphäre als Gradmesser für den Flux nehmen. Argon wird, soviel ich weiss, kaum irgendwo "gebunden" (evtl. löst es sich in geringen Mengen im Wasser und wird in noch geringeren Mengen wieder begraben? Das dürfte vernachlässigbar sein). Da es zu schwer ist, um in nennenswerten Mengen der Erdatmopshäre zu entkommen, dürfte es sich seit 4.5 Milliarden Jahren angesammelt haben. Wenn der heutige Argon-Flux, mulitpliziert mit der Zeit, ungefähr die heutige Konzentration ergibt, dürfte die Atmosphäre kaum etwas verloren haben. Es könnte sein, dass etwas mehr Argon vorhanden ist, als sich mit dem heutigen Flux erreichen lässt (das wäre ein Hinweis darauf, dass der Flux früher grösser war), falls die heutige Menge jedoch geringer ist, als sich mit dem gegenwärtigen Flux erreichen lässt, dann wäre das ein Hinweis darauf, dass bedeutende Mengen der Atmosphäre verloren gegangen sind (der Prozess, der dazu geführt hat, ist damit noch nicht identifiziert, natürlich).
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