Die atmosphärische Entwicklung von Venus und Mars

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1 Die atmosphärische Entwicklung von Venus und Mars Graz in Space 2008 KF-Uni Graz, Ute Amerstorfer (IWF) 1

2 Überblick Warum Venus und Mars? Kurze Vorstellung unserer Nachbarn Entwicklung von terrestrischen Atmosphären Generelles Venus Mars Die Raumsonden Mars Express und Venus Express 2

3 Venus und Mars? Warum Erde, Venus, Mars: Ähnliche Entfernungen zur Sonne Ähnliche Größe Ähnliche Zusammensetzungen und Aufbau Ungefähr zur gleichen Zeit entstanden Ähnliche Anfangsbedingungen GANZ ANDERE ENTWICKLUNG Wie sieht es mit Leben auf Venus und Mars aus? 3

4 Venus und Mars Unsere Nachbarn Venus Erde Mars Radius 6000 km 6400 km 3400 km Masse 5 x kg 6 x kg 6 x kg Temperatur 400 C 20 C -55 C Oberflächendruck 90 bar 1 bar bar 4

5 Atmosphären Terrestrische... Wie kommt es zu einer Atmosphäre? Nach Entstehung: primäre Atmosphäre (Wasserstoff, Helium) ging schnell verloren Sekundäre Atmosphäre durch vulkanische Aktivität Kohlendioxid Wasser Stickstoff Gleich für Venus, Erde und Mars 5

6 Atmosphäre Die Venus... Wie sieht die Atmosphäre heute aus? Dicke Wolkenschicht aus Schwefelsäure Zusammensetzung: 96% Kohlendioxid 4% Stickstoff Exzellenter Treibhauseffekt: Hohe Temperaturen 6

7 Atmosphäre Die Venus Wie kommt es zu so einer extremen Atmosphäre? Hohe Oberflächentemperaturen Wasser verdampft (oder bleibt in Atmosphäre) wird durch UV-Strahlung aufgespalten in H und O H kann fliehen O reagiert mit anderen Bestandteilen bzw. kann ebenfalls fliehen 7

8 Atmosphäre Die Venus Gase in Atmosphäre führen zu Treibhauseffekt Temperatur steigt weiter an mehr Treibhausgase entstehen Runaway Greenhouse Effect g/lls/lecture14/lls_lecture_14.htm 8

9 Atmosphäre Die Mars... Wie sieht die Atmosphäre heute aus? Sehr dünne Atmosphäre Zusammensetzung: 95% Kohlendioxid 3% Stickstoff Niedrige Temperaturen 9

10 Atmosphäre Die Mars Wie kommt es zu so einer extremen Atmosphäre? Vulkanische Aktivität lässt nach keine Produktion von CO 2 mehr Treibhauseffekt lässt nach Atmosphärendruck wird niedriger bis flüssiges Wasser nicht mehr existieren kann Wasser in Atmosphäre wird dissoziiert Wasserstoff entweicht in den Weltraum Sauerstoff reagiert mit anderen Atomen oder entweicht in den Weltraum 10

11 Wasserstoff Fluchtprozesse für Wie entweicht der Wasserstoff in den Weltraum? Ion pick-up: Ionen werden vom umströmenden Sonnenwind mitgenommen Instabilitäten (Kelvin-Helmholtz Instabilität): Ablösen von Plasmastrukturen Thermische Flucht: Teilchen fliehen aufgrund von höherer Temperatur Sputtering: Kollision von energetischen mit neutralen Teilchen Dissoziative Rekombination: Kollision von energetischen Elektronen mit Ionen 11

12 Mars und Venus Erforschung von Wie bekommt man Informationen? Raumsonden Mars: Einige Fehlversuche in den 60ern 1964: Vorbeiflug von Mariner 4 Über 20 Raumsonden Mars Express Venus: 1961: Vorbeiflug von Venera 1 Über 20 Raumsonden Venus Express ESA 12

13 Mars Express ESA-Raumsonde Daten und Instrumente Start: 2. Juni 2003 Ankunft: 25. Dezember 2003 Dauer: 1 Marsjahr = 687 Erdtage 2. Verlängerung: bis Mai 2009 Instrumente: ASPERA (Plasmamessgerät) PFS (Spektrometer) SPICAM (Spektrometer) OMEGA (Spektrometer) MARSIS (Radarinstrument) ESA MaRS (Radiostrahlung) HRSC (Kamera) 13

14 Mars Express ESA-Raumsonde Wissenschaftliche Ziele Atmosphäre: Struktur Zusammensetzung Oberfläche: Eigenschaften Verteilung von Wasser und Eis Innerer Aufbau und Schwerkraft Plasmaumgebung: Zusammensetzung Fluchtprozesse ESA 14

15 Mars Express ESA-Raumsonde Einige der wichtigsten Resultate Wasser- und Kohlendioxideis Hochauflösende Bilder der Oberfläche Atmosphäre: Nachweis von Methan Kompletes Höhenprofil von Kohlendioxid Plasmaumgebung: Verlustprozesse nachgewiesen ESA 15

16 ESA-Raumsonde Venus Express Daten und Instrumente Start: 9. November 2005 Ankunft: 11. April 2006 Dauer: 2 Venustage = 500 Erdtage Verlängerung: bis Mai 2009 Instrumente: MAG (Magnetometer, IWF) ASPERA (Plasmamessgerät) PFS (Spektrometer) SPICAV/SOIR (Spektrometer) VeRa (Radiostrahlung) VIRTIS (Spektrometer) VMC (Kamera) ESA IWF 16

17 Venus Express ESA-Raumsonde Wissenschaftliche Ziele Atmosphäre: Struktur Dynamik Zusammensetzung Wolken Oberflächeneigenschaften Plasmaumgebung: Zusammensetzung Fluchtprozesse ESA 17

18 Venus Express ESA-Raumsonde Einige der wichtigsten Resultate Atmosphäre: Globale Temperaturverteilung 3D Detailbilder des Wirbels um den Südpol Präzise Windmessungen Blitze Entdeckung des Moleküls Hydroxyl Plasmaumgebung: Verlust von Wasserstoff, Sauerstoff, Helium Verlust von Wasser ESA 18

19 Gedanken am Ende Zusammenfassende Mars: Wasser- und Kohlendioxideis Ähnliche Anfangsbedingungen unterschiedliche Entwicklung Heute: kalt, trocken, dünne Atmosphäre Venus: Unterschiede zwischen Erde und Venus weniger mysteriös als früher angenommen Ähnliche Anfangsbedingungen unterschiedliche Entwicklung Heute: heiß, trocken, dichte Atmosphäre Venus, Erde und Mars sind Drillinge, nur wurden sie nach der Geburt getrennt 19

20 DANKE! 20

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