Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens (2) Erdgeschichte.

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1 Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens (2) Erdgeschichte Erdgeschichte Erdalter Erdalter a) Bibel (additive Methode) Nach: James Ussher, *1581 in Dublin, Anglikanischer Bischof Adams Geburtstag am 23. Oktober 4004 v.chr => Beginn der Schöpfung am 18. Oktober 4004 v. Chr. Fossilien als Beweis für die Sintflut Newton ( ) nahm an: 6030 Jahre b) Salzgehalt der Ozeane (Dreisatz) Joly 1890: Erdalter 90 Mio. Jahre Annahme: Salz wird von Kontinenten abgeschwämmt, H 2 O verdunstet Aber: Bei Eintrocknung 40 m dicke Kruste, Ionen-Zusammensetzung juvenilen Wassers => Salz aus Tiefe 1

2 Erdalter (2) Erdalter c) Abkühlung der Erde (Dreisatz) Kelvin et al. 1890: Mio. Jahre (vor Entdeckung der Radioaktivität, die Wärme produziert) d) Sedimentmächtigkeit (Dreisatz) Div. Geologen : Mio. Jahre (vor Wegener 1912, Plattentektonik) Mittelmeersedimente, bis Jahre alt Erdalter (3) Erdalter Hubble 1929: Rotverschiebung, Doppler-Effekt => Expansion des Weltalls; je weiter Galaxien entfernt, desto schneller entfernen sie sich (vgl. Rosinen im Hefeteig) Die entferntesten Galaxien: Mio. Lichtjahre Hintergrundstrahlung (2.7 K = -270 C) als Rest der Sternbildung 2

3 Alte Sterne Erdalter (4) Zerfall radioaktiver Elemente als Chronometer Radiologische Uhren Radiocarbon-Methode 1950 Nach 10 Halbwertzeiten ist nur noch 1 / 1024 des Isotops vorhanden... Demnächst werden wir wichtige Hiniweise aus stabilen Kohlenstoff-Isotopen erhalten! 3

4 Radiologische Uhren Radiologische Uhren Beispiel: Isotop A eines Elements sei stabil (z.b. 12 C), Isotop B zerfalle mit einer Halbwertszeit von 5700 Jahren (z.b. 14 C) Bei der Bildung des Stoffes sei das Verhältnis A/B bekannterweise In einer untersuchten Probe sei es Dann ist die Probe zwei Halbwertszeiten, also Jahre alt. Die genauen Methode erfordern komplizierte Berechnungen (Logarithmen). Big bang 4

5 Unsere Galaxis Unsere Galaxis (Milchstraße) 12 Ga, 47 Millarden Sterne Sonnensysytem am Rand, rel. jung, 5 Ga Zentrum der Galaxis: Lichtjahre Sonne dreht sich um Zentrum der Galaxis in 220 Mio. Jahren Spiralnebel etwa unserer Milchstraße entsprechend Die nächste Sterne: Alpha Centauri, 4.5 Lichtjahre Sirius 8.7 Lichtjahre entfernt Sternexplosion Bemerken Sie den Denkfehler? 5

6 Black Hole Unser schwarzes Loch Sonne Sonne Sonne im Vergleich zur Erde Radius 109 Oberfläche Rauminhalt Masse Dichte (H 2, He, Erde 5.5 g/cm 3 ) Masse-Beschleunigung 27.9 Sonne Temperatur 5700 K (Erde 283 K) Corona (dünne ionisierte Gasschicht) 2.6 Mio. K Strahlung (Kernfusion) 3.8 * W Strahlung auf Erde 1.7 * W => 1368 W/m 2 (Solarkonstante) (z. Vgl. Wärmefluss aus Erde 0.06 W/m 2 ) 6

7 Planeten im Sonnensystem Planeten Planeten Planetenbahnen 7

8 Quaoar Ein neuer Planet? Planeten Physikalische Eigenschaften unserer Planeten (Nachtrag zur 2. VL) 8

9 Gasplaneten Gasplaneten chemisch Entstehung der terrestrischen Planeten Planeten Gas-Staub-Wolke Gravitation Verdichtung Erhitzung thermonukleare Reaktionen Protosonne Supernova Abkühlung Staubpartikel aus Metallen Protoerde Gravitation, Meteoriten, Kometen Erhitzung ( K) Verlust der Atmosphäre Geologische Entwicklung: Fe, Ni flüssig im Innern, Mantel: Silikate Gravitative Differenzierung, Konvektion, Plattentektonik, Lithosphärenplatten (120 km dick, Wanderung einige cm/a) Mittelozeanische Rücken, Erdbeben, Vulkane... sog. terrestrische Planeten aus Gestein: Mars, Erde (Mond), Venus, Merkur Wasser auf Mars (Eis, Flußtäler) und Venus (Dampf) Mondgestein 4.7 Ga Erdgestein 4.0 Ga Meteoriten-Zusammensetzung ursprüngliche Erde- Zusammensetzung 9

10 Erdalter Erdinneres Erdinneres 10

11 Erde chemisch Chemische Zusammensetzung der Erde Meteorit Am Anfang ging es heiß her... 11

12 Meteorit Meteorit angelsächsisch für Milliarden! Mond Erdmond Narben aus der frühen Geschichte 12

13 Plattentektonik Plattentektonik Heiße submarine Hydrothermalquellen bei den mittelozeanischen Rücken 13

14 Ozeanische und kontinentale Kruste Erdkruste Ozeanische Kruste ist schwerer als kontinentale. Pangäa Pangäa Noch vor nur 200 Mio. Jahren bildeten die Kontinenten einen zusammenhängenden Komplex Pangäa. 14

15 Atmosphäre Frühe Erd-Atmosphäre Ur-Atmosphäre entwichen Sekundäratmosphäre dünn: CO 2, N 2, NH 3, H 2 O, wenig H 2, CH 4, H 2 S Abkühlung -> H 2 O flüssig -> gelöstes CO 2, NH 3, H 2 S, H 2 O und CO 2 als "Treibhausgase" O 2 nur in Spuren (< 1 0 / 00 der heutige Konz.) durch UV-Spaltung von H 2 O, fehlender UV- Filter Ozon 15