Astrophysik

©2009 Autor: Michael Köchling
 



Zum Jahr der Astronomie des Jahres 2009

In diesem besonderen Jahr möchte ich Ihnen etwas darstellen, was ich in vielen Referaten versucht habe, den Mitmenschen näherzubringen. Leider habe ich an dieser Stelle nicht die Möglichkeit, dies mit entsprechendem Bildmaterial zu unterstützen. Bis heute habe ich von der NASA noch keine Genehmigung erhalten, diesen Artikel mit entsprechenden Bildern zu dokumentieren, was sehr bedauerlich ist. Dennoch werde ich versuchen, Ihnen die wichtigsten Informationen zu geben. Die aktuelle, sowie die Raumfahrt der zurück liegenden Jahrzehnte haben uns eine Fülle an Informationen, sowohl über die Planeten des Sonnensystems, wie auch deren Trabanten geliefert. Dabei konnten die Bedingungen in deren, falls vorhandenen Atmosphären, und auf ihren Oberflächen geprüft werden.

Die Ergebnisse hierzu sehen folgend aus:

Beginnend mit dem sonnennächsten Planeten Merkur stellen wir fest. Er ist praktisch atmosphärelos (etwa 8 Atome pro cm3 direkt über seiner Oberfläche) und es herrschen auf seiner Oberfläche Temperaturen von - 180°C bis 430°C. Also auf der sonnenabgewandten Seite ist die Kälte des Weltalls und auf der Tagesseite eine Temperatur, bei der Blei (327,4°C), Zinn (232°C) und Zink (419,4°C) flüssig sind. Damit kommt er den Glühfarben, die bei etwa 550°C (dunkelbraun) beginnen, schon sehr nahe.
Der nächste Planet, die Venus, steht mit ihren extremen Bedingungen dem Merkur kaum nach. Ihr atmosphärischer Druck an der Oberfläche beträgt 90 bar. Dies entspricht einem Druck in 900 m Wassertiefe.
Ebenso wie auf Merkur sind dort die anzutreffenden Temperaturen mit über 400°C unglaublich hoch. Auch hier ist Blei und Zinn flüssig. Sodann sind diese Temperaturen global vorhanden und es gibt keine ausgeprägten Jahreszeiten. Weiterhin erschwerend ist die Zusammensetzung der Atmosphäre. Sie besteht zu 96% aus CO2 und zu 3,5% aus Stickstoff (N). Zudem enthält sie Schwefelsäure in Dampfform und kleinen Tröpfchen. Mit diesen Rahmenbedingungen ist sie wirklich kein angenehmer Aufenthaltsort.

Da Ihnen die Fakten der Erde und des Mondes bekannt sind, kommen wir direkt zum Mars. Er ist der Erde von allen Planeten der Ähnlichste, doch hat er wegen seiner viel geringeren Größe und Masse einige gravierende Nachteile. Diese sollen hier beschrieben werden. Er ist weiter von der Sonne entfernt als die Erde, wodurch es auf ihm viel kälter ist. Sodann hat er wegen seiner nur 1/10 betragenden Masse eine sehr dünne Atmosphäre. Diese besteht vergleichbar wie bei der Venus zu 95% aus CO2. Der Druck in gemittelter Bodenhöhe liegt jedoch bei nur 0,6% der Erdatmosphäre. Dieser Druck wird mit 5 - 10 Pa angegeben. Allerdings kann es jahreszeitlich bedingt, zu großen Schwankungen kommen. Nämlich dann, wenn Winter und Sonnenferne zusammenfallen. Dann sinken die Temperaturen an den Polen bis zu - 140°C. Hierdurch bedingt fallen große Mengen des CO2 als Schnee und Eis aus und vergrößern so die Polkappen. Auf der Erde fällt CO2 bei - 76°C aus. Bei dem geringen atmosphärischen Druck auf dem Mars jedoch erst bei etwa -120°C. Damit aber sinkt der atmosphärische Druck um fast 50%, wobei es hierbei erhebliche Schwankungen gibt, zumal der sinkende Druck irgendwann zu einem Gleichgewicht führt, sodass kein weiteres CO2 ausfällt.
Genau das Gegenteil tritt ein, wenn Sommer und Sonnennähe zutrifft. Nun sublimiert das niedergeschlagene CO2 und rast um den Planeten, wodurch es zu global wirkenden heftigen Staubstürmen kommt. Diese hüllen manchmal den gesamten Planeten für Wochen oder gar Monate ein, sodass von der Erde aus mit Teleskopen keine Einzelheiten der Oberfläche beobachtet werden können. Kommen wir nun zu den dort anzutreffenden Temperaturen. Im Mittel betragen sie am Äquator des nachts um -70°C bis -80°C, wogegen sie am Tage im Sommer auf bis zu 15°C ansteigen können. Dies liegt an der geringen Albedo mit Werten von 0,15 bis 0,20. Damit kommt vergleichbar viel Sonnenenergie zur Oberfläche wie auf der Erde. Allerdings wird die Wärme in den Nächten wegen der geringen Atmosphäre und des fehlenden Wasserdampfes viel stärker wieder abgegeben. Auf diese Weise kann der Boden bestenfalls ganz oberflächlich angetaut werden. Darunter herrscht jedoch beständig Permafrost. Vegetation und Leben wie wir es kennen, ist daher ausgeschlossen.
Der Mars hat zwei kleine Trabanten, die wohl eher als Planetoiden zu bezeichnen sind. Sie sind atmosphärelos und ähnlich beschaffen wie der Mond.
Weiter in das Weltall hinaus befindet sich der Planetoidengürtel. Auch dort sind alles nur Objekte ohne Atmosphäre und mit extremen Tieftemperaturen anzutreffen.
Der nächste Planet ist Jupiter. Er ist ein Gasriese, bei dem wir die Oberfläche weder sehen, noch jemals erreichen können. Bleiben somit allein seine Trabanten als erreichbare Objekte. Interessant sind hier einzig die vier großen „Galileischen Monde“. Drei davon sind vollständig von Eis umhüllt, aber auch sie sind atmosphärelos. Es sind dies Europa, Ganymed und Kallisto. Man vermutet unter ihren Eispanzern große Ozeane, worin eventuell niederes Leben anzutreffen ist. In so großer Sonnenferne ist es an ihren Oberflächen mit etwa -120°C bis -195°C allerdings schön kalt.
Bleibt noch der innerste Trabant Io, welcher nicht vollständig von Eis bedeckt ist und einen ausgeprägten, explosiven Vulkanismus aufweist. Seine Oberfläche wird ständig umgestaltet.
Auch er ist ohne nennenswerte Atmosphäre, weil das überaus starke Magnetfeld des Jupiters die ausströmenden Gase ionisiert und hinwegreißt. Überhaupt muss ich hier nochmals erwähnen, dass dieses Magnetfeld mit seiner induktiven Wirkung, äußerst schädlich für jegliches Leben ist. Man könnte es mit der Wirkung eines Mikrowellenofens vergleichen. Da Io nur wenig größer als unser Mond ist, und seine radioaktiven Stoffe längst verbraucht sein dürften, kann angenommen werden, dass der dort herrschende Vulkanismus durch die Wirkung des Jupitermagnetfeldes erzeugt wird. Dieses Magnetfeld rast mit etwa 5,1 km/s durch Io hindurch. Io`s Oberflächentemperaturen liegen bei -70°c bis -143°C. Allerdings kann es in der Nähe aktiver Vulkane lokal zu höheren Temperaturen kommen. Alle anderen Trabanten des Jupiters sind als Lebensgrundlagen unbedeutend und den Planetoiden sehr ähnlich. Sie sind atmosphärenlos mit Temperaturen um -150°C bis -195°C.
Gehen wir daher weiter zum nächsten Planeten.
Saturn ist wie Jupiter ein Gasriese, dessen feste Oberfläche wir weder sehen noch erreichen können.
Die hier anzutreffenden Bedingungen sind recht ähnlich. Auch hier sind es die Trabanten, welche wir näher anschauen wollen. Die größten davon sind ebenfalls eisige Welten und nur der Trabant Enceladus weist einen sogenannten Kryovulkanismus auf. Dabei wird Wasser oder Eis durch Spalten im Eispanzer aus der Tiefe an die Oberfläche gedrückt. Auf diese Weise verändert sich langsam seine Oberflächenstruktur. Tektonik konnte dagegen bei den Saturntrabanten nicht direkt festgestellt werden. Auf diesen Trabanten ist es noch etwas kälter. Hier treffen wir auf Temperaturen von -128°C bis -240°C. Eine rühmliche Ausnahme ist dagegen der Trabant Titan. Er hat sogar eine dichtere Atmosphäre als die Erde. Der Druck an seiner Oberfläche beträgt ungefähr 1,5 bar. Aber kalt ist es auch dort mit etwa -180°C und seine Atmosphäre besteht zu 98,4% aus Stickstoff und zu 1,6% aus Methan und Argon.
Des Weiteren sind da noch die beiden Gasriesen Uranus und Neptun. Für sie trifft gleichermaßen zu, dass wir sie nicht betreten können. Bleiben daher auch hier als mögliche Ziele nur ihre Trabanten. Aber auf ihnen sieht es ganz ähnlich aus wie bei den vorgenannten von Jupiter und Saturn. Es sind alles sehr kalte und atmosphärelose Welten, die teils von etwas Eis bedeckt sind, oder den Planetoiden ähnlich sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass es hier noch weiter von der Sonne entfernt, nur noch etwas kälter ist.
Bleibt nun noch der alte oder neue Zwergplanet Pluto. Trotz seiner Kleinheit konnten immerhin bis jetzt drei Trabanten bei ihm festgestellt werden. Es sind Charon, Nix und Hydra. Auf Pluto wurde tatsächlich eine sehr geringe Atmosphäre festgestellt, die zumindest zeitweise aufzutreten scheint, wenn er sich auf seiner sehr elliptischen Bahn in Sonnennähe befindet. Sie besteht größtenteils aus Stickstoff , welcher bei -210°C zu Eis wird. Und es gibt Methan, welches sogar schon bei - 182°C fest wird. Allerdings findet dieser Prozess wegen des geringen atmosphärischen Druckes bei etwas niedrigeren Temperaturen statt, wobei ähnlich wie beim CO2 , sich irgendwann ein Gleichgewicht einstellt, welches ein weiteres Ausfällen verhindert.
Während Pluto mit Charon ein Doppelsystem zu bilden scheint, können Nix und Hydra wohl als eingefangene Planetoiden angesehen werden. Doch erst wenn man ihre Zusammensetzungen erforscht hat, kann hierzu eine Bestimmung erfolgen.
Nachdem Sie nun alle diese Fakten kennen, fällt Ihnen eine Beurteilung der genannten Objekte sicher leicht. Wir können daher folgendes feststellen:

Alle genannten Objekte sind sehr interessant, doch gibt es in unserem Sonnensystem, sowie dem uns bekannten Universum, nur ein einziges Objekt auf dem es lebenswert ist!
Denken Sie also immer daran:

„Wir haben nur diesen einen Planeten!“


©2009 Autor: Michael Köchling


In der Astrophysik ist vieles möglich, doch sollte es stets mit den natürlichen Bedingungen vereinbar sein.

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