Question:
Comment et pourquoi les océans se sont-ils formés sur Terre mais pas sur d'autres planètes?
Kenshin
2014-04-16 10:55:56 UTC
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La Terre est la seule planète de notre système solaire qui contient de grandes quantités d'eau. D'où vient cette eau et pourquoi y a-t-il autant d'eau sur Terre par rapport à toutes les autres planètes du système solaire?

N'y a-t-il pas plus d'eau sur l'une des lunes de Jupiter? Ouais, [Europa] (http://io9.com/theres-more-water-on-jupiters-moon-europa-than-there-5913104).
@naught101, Je n'ai pas fait référence aux lunes dans ma question, j'ai fait référence aux planètes.
Je ne vois pas pourquoi le processus serait différent. En outre, il est probable qu'il y ait des planètes dans d'autres systèmes solaires avec des océans d'eau de surface, donc une réponse plus générale pourrait être très utile.
+1 pour faire référence correctement au nom de la planète comme étant la Terre, pas * la * Terre. Tout comme nous ne disons pas * le * Mars. :)
gardez à l'esprit que les quatre géantes gazeuses ont beaucoup d'eau.
On pense en fait que Vénus et Mars avaient des océans comme la Terre, mais qu'ils ont disparu avec le temps pour différentes raisons. Vénus était incroyablement volcanique et le CO2 et d'autres gaz volcaniques ont continué à créer une atmosphère épaisse et l'eau s'est simplement évaporée dans l'atmosphère. Avec Mars, cela avait à voir avec l'extinction du champ magnétique et l'exposition au vent solaire et comme il n'avait que 1/10 de la gravité de la Terre, il avait déjà une atmosphère mince pour commencer. L'eau a atteint son point triple et s'est évaporée dans l'espace ou a gelé en glace.
Cinq réponses:
#1
+29
Chris Mueller
2014-04-16 21:39:04 UTC
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Votre hypothèse selon laquelle il n'y a pas beaucoup d'eau ailleurs dans le système solaire est incorrecte. Selon cet article sur le site Web de la NASA;

Les missions de ces dernières années ont renversé notre vision d'un système solaire sec, renvoyant de plus en plus de preuves d'une quantité d'eau suffisante provenant

Les comètes des coins reculés de notre système solaire sont faites d'eau et d'autres glaces. Les orbiteurs, les atterrisseurs et les rovers révèlent Mars comme un monde aquatique dans un passé lointain - un monde qui peut aujourd'hui contenir des océans entiers souterrains d'eau gelée.

Il souligne également que

La lune de Jupiter, Europe, a une croûte d'eau gelée, recouvrant un océan global épais. Selon les estimations actuelles, il a deux fois plus d'eau que tous les océans et rivières de la Terre!

La perception que le reste du système solaire n'a pas beaucoup d'eau est probablement due au le fait que la Terre se trouve dans la «zone Boucle d'or» où l'eau peut exister dans les trois phases à la surface de la planète. Les températures sur le reste des planètes du système solaire sont soit si chaudes qu'elles ne peuvent exister qu'en phase vapeur, soit si froides qu'elles ne peuvent exister que dans la glace à la surface ou dans le liquide en dessous.

#2
+24
tobias47n9e
2014-04-16 21:09:45 UTC
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L'eau était déjà présente lorsque la Terre s'est constituée hors du disque d'accrétion. Le dégazage continu des volcans a transféré l'eau dans l'atmosphère qui était saturée d'eau. Et la pluie a transféré l'eau à la surface.

Comparée à d'autres planètes et à des objets plus petits du système solaire, la Terre a un gros avantage. Il est suffisamment grand pour empêcher les molécules d'eau de quitter le champ gravitationnel, et il possède un champ magnétique qui empêche l'érosion atmosphérique (Wikipedia). Cela est dû au fait que le noyau externe de la Terre est liquide (Liquide chargé en mouvement = champ magnétique). Mars avait probablement des océans jusqu'à ce que son noyau externe se solidifie tellement, que la convection a été arrêtée. Après la disparition du champ magnétique, quelques millions d'années de rayonnement solaire ont éliminé toute l'atmosphère et les océans.

#3
+4
AtmosphericPrisonEscape
2016-01-15 00:02:13 UTC
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Une question importante à prendre en compte est que l'eau doit avoir été très abondante dans le disque protosolaire, comme Tobias l'a déjà dit.Pour développer cela, je veux juste aborder brièvement les abondances atomiques que nous mesurons dans la couronne du soleil, comme présenté par un graphique wikimedia-commons:

enter image description here (Note de bas de page: Ces abondances se comparent bien aux abondances révisées de Asplund2009)
Nous pense que ces chiffres sont représentatifs de la composition en vrac du Soleil, car il ne brûle que de l'hélium depuis 4,567 Gyrs. Ainsi, la composition est généralement supposée être primordiale, ou ce avec quoi le système solaire a commencé.

Imaginons maintenant ce mélange atomique s'accumulant autour des jeunes planètes terrestres et concentrons-nous sur les éléments les plus abondants H, He, C, N et O.Dans une enveloppe planétaire épaisse, protégée par les UV, la chimie d'équilibre va Ensuite, beaucoup de $ H_2 $ se formeront, Il restera inerte et C, N, O essaiera de réagir avec l'hydrogène, simplement parce que le nombre de rencontres est beaucoup plus élevé avec ça qu'à l'intérieur du groupe CNO. Du CO se formera, car il s'agit d'une molécule très stable, mais à mesure que le C s'épuise et que notre nébuleuse protosolaire a $ C / O \ environ 0,5 $, il reste encore beaucoup d'oxygène. Ainsi, il se combinera inévitablement en $ H_2O $.

Le résultat est que nous nous attendons à ce qu'il y ait vraiment beaucoup d'eau dans les disques formant des planètes.

La fuite ou la destruction de l'eau après cette période est cependant apparemment aussi très efficace, et d'autres réponses ont touché à la rétention d'eau sur Terre. Donc en fait les astronomes en ce moment se demandent plutôt "où est passée toute l'eau?"

#4
+1
The_Sympathizer
2019-07-22 16:34:40 UTC
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Les océans se sont formés sur d'autres planètes rocheuses - au moins Vénus et Mars, et de plus, de nombreuses lunes de Jupiter et de Saturne également.

Le problème est celui des deux d'autres " uberplanètes " terrestres qui possédaient des océans - c'est-à-dire la Vénus et Mars susmentionnées - les ont perdues, mais de manière assez différente.

Sur Vénus, ce qui s'est passé semble avoir été que, synthétisant les meilleures théories et preuves à ce jour, alors que le Soleil devenait de plus en plus chaud en raison de l'évolution stellaire de la séquence principale naturelle, la planète a essentiellement quitté le zone habitable. Les océans se sont évaporés et ont été perdus dans l'espace. La façon dont cela fonctionne est que lorsque la planète se réchauffe, la teneur en vapeur d'eau dans l'atmosphère augmente et une partie de cette vapeur monte vers le haut de l'atmosphère. Au sommet, le flux UV commence à décomposer (photodissociation) les molécules d'eau, libérant de l'hydrogène, qui s'échappe alors facilement car son énergie de gravitoionisation est très faible (pour Vénus, avec une vitesse de fuite de 10,36 km / s, c'est similaire à la Terre - décaper une molécule $ \ mathrm {H} _2 $ , d'une masse d'environ 3,4 yg, coûte 0,18 aJ ou 1,1 eV, qui peut facilement être fournie par des photons , vent stellaire, ou d'autres facteurs. La suppression de l'hydrogène [monoatomique] naissant, si cela pouvait se produire sans molécule, en prend la moitié.). Le résultat final est une atmosphère riche en oxygène (oxygène presque pur) à très haute pression, bien que des réactions chimiques avec la roche en dessous puissent en éliminer une partie.

Mais comme vous pouvez le constater, l'atmosphère actuelle est principalement constituée de dioxyde de carbone, avec une température de surface très élevée, et donc si ce qui précède est assez plausible, il faut se demander comment cette atmosphère s'est obtenue. Eh bien, voici la chose. Tout comme la Terre, Vénus avait probablement une tectonique des plaques au début de son histoire lorsqu'elle avait des océans. L'eau de l'océan semble être une composante nécessaire de l'activité tectonique des plaques sur des planètes au moins de la taille de la Terre, agissant comme une sorte de «lubrifiant», et sans elle, la tectonique des plaques ne peut pas fonctionner. Par conséquent, une fois l'eau évaporée de Vénus, toute tectonique qu'elle aurait arrêtée aurait cessé.

La cessation de la tectonique des plaques, alors que cela peut ne pas sembler beaucoup aux non-initiés (et alors? Les continents cessent de bouger, et vous arrêtez d'avoir des tremblements de terre?), est en fait catastrophique pour ce type de planète. Vous voyez, la tectonique des plaques fait plus que déplacer les continents, les montagnes et les tremblements de terre. Ce qu'il fait le plus essentiellement est de servir de sorte de "soupape de décharge" pour la chaleur qui est générée à l'intérieur de la planète à la suite de la désintégration des radionucléides primordiaux mélangés aux roches du manteau (principalement $ ^ {238} \ mathrm {U} $ ). C'est parce que, dans les zones de propagation, le matériau du manteau chaud suinte (l'Islande est un bon exemple terrestre de l'endroit où ce processus vient juste au-dessus de l'eau et peut être vu à l'œil nu - youtube si vous êtes trop pauvre pour voyager ), et dans les zones de subduction, des volcans sont créés, comme dans la ceinture de feu du Pacifique sur Terre. Le matériau libéré transfère la chaleur dans l'atmosphère et finalement, il est rayonné dans l'espace, éliminant ainsi la chaleur interne. Sans ce processus, cette chaleur est évacuée beaucoup moins efficacement - essentiellement uniquement par conduction à travers le sol, ce qui est terrible.

En conséquence, une fois que vous perdez la tectonique, la chaleur radioactive commence à s'accumuler à l'intérieur et la température du manteau commence à augmenter considérablement. Et quand cela commence, finalement, quelque chose doit céder. Et ce "donne" n'est pas tout à fait bien compris, mais il semble que la tectonique redémarre pour un "court" temps "avec une vengeance", ou qu'il commence des éruptions de crues basaltiques généralisées, ou une combinaison des deux. Dans tous les cas, le résultat est un rapide - à l'échelle géologique bien sûr, en fait environ 100 millions d'années - "événement global de resurfaçage" résultant soit ou d'une combinaison de subduction totale / remplacement de l'ancienne croûte (d'où une taux de mouvement tectonique que sur Terre - pour recycler toute sa croûte à plus de 100 Myr, il faudrait un mouvement de plaque de l'ordre de 20 cm / an, où le mouvement de plaque le plus rapide [Inde] ces derniers temps n'était que d'environ 4-6 cm / an) , ou son enfouissement progressif dans des flux similaires à ceux des pièges sibériens, probablement à partir de sources de ventilation multiples, s'étendant sur une période suffisamment longue pour couvrir au moins toutes les zones basses. Dans les deux cas, il se produit un dégagement généralisé de gaz volcaniques qui comprend principalement du dioxyde de carbone, et qui convertit rapidement l'atmosphère en un état de «serre fulgurante» comme on le voit sur la planète aujourd'hui. Le dernier GRE sur Vénus a été terminé à environ 500 Ma, et il y en a peut-être eu plus avant cela jusqu'au moment où il a eu des océans pour la dernière fois, et il est possible que l'épaisseur actuelle soit le résultat d'une telle chaîne d'épisodes au lieu d'un seul. .

Les océans sur Mars, en revanche, semblent avoir subi une disparition plutôt calme. Dans ce cas, il semble que le principal problème était que la planète était tout simplement trop petite et que la cause n'était pas le résultat de changements externes sous la forme de ceux du Soleil, mais plutôt internes. En raison de son manque de taille et donc de masse, il y avait à la fois moins de chaleur primordiale à l'intérieur du cœur et une plus petite charge de radionucléides pour maintenir la température interne. L'intérieur se serait refroidi au point que son noyau interne en fer aurait complètement gelé, et cela aurait arrêté la dynamo magnétique planétaire, dont nous savons qu'elle existait dans le passé grâce au fait qu'il existe encore aujourd'hui de petites zones d'aimantation «fossilisée» dans la croûte en raison de concentrations de minéraux de fer magnétisables.

Et c'est un problème parce que le champ magnétique sur une planète terrestre sert à détourner le vent solaire de l'atmosphère. Sans elle, le vent frappe directement l'atmosphère et commence à «crachat», ou à la souffler. Mars a ainsi perdu son atmosphère dans un effet de queue de comète, et avec cela aussi les océans grâce à la chute de pression qui en résulte. Ce qui restait était la petite quantité de dioxyde de carbone lourd (et donc difficile à éliminer). Aucune serre d'emballement n'a été produite parce que la situation thermique à l'intérieur était exactement le contraire - ce n'était pas une surchauffe, mais plutôt un refroidissement.

Généralement, tant que le matériau à partir duquel vous formez les planètes - c'est-à-dire le proplyd de l'étoile - a des quantités d'eau importantes, comme c'est généralement le cas, les planètes formeront des océans grâce au processus de différenciation chimique conduisant à l'accumulation d'une surface réservoir. En effet, dans de nombreux cas, ils peuvent former beaucoup plus d'océan comme nous l'avons vu en observant des systèmes planétaires extrasolaires avec des planètes qui pourraient avoir des couches «océaniques» de centaines de km d'épaisseur (techniquement, ce ne serait que océan liquide proprement dit jusqu'à environ 100 km environ - à ce moment-là, la pression devient suffisamment élevée [bien que la profondeur précise dépende de la gravité locale] pour geler l'eau par compression [pression d'environ 1 GPa, à titre de comparaison, les Mariannes sur Terre, à 10 km de profondeur, sont d'environ 100 MPa], et le reste de la couche en dessous de ce point est constituée de différentes phases de glace à haute pression) donc pas de terre nue. Tout dépend de la teneur en eau du matériau qui le forme, et cela est assez variable.

(On pourrait, en fait, considérer certaines lunes de Jupiter et de Saturne comme des exemples du système solaire de ce type de planétaire composition, juste à une taille très réduite car les exemples extrasolaires sont au nord d'une masse terrestre ( 6000 $ \ \ mathrm {Yg} $ ).

C'est une bonne réponse détaillée, mais tenez compte du fait que l'histoire du "champ magnétique protège l'atmosphère" n'est pas prise en charge par les données actuelles. Voir un article récent http://adsabs.harvard.edu/doi/10.1093/mnras/stz1819 et réfs dans l'introduction. Question aussi: Connaissez-vous des modèles d'évolution géologique + atmosphérique couplés qui peuvent reproduire quantitativement les histoires que vous avez présentées sur Mars / Vénus? Sans fondement quantitatif, ce ne sont que des histoires.
@AtmosphericPrisonEscape: Votre article lié ne semble pas vraiment détruire l'idée générale de l'idée, mais il suggère qu'il est un peu simpliste et ajoute plus de détails, plus intéressant. En lisant le lien, un champ magnétique assez fort détournera le vent stellaire en effet, et à mesure qu'il affaiblit cette protection faiblit, comme je l'ai dit. Mais la ride est qu'apparemment, selon l'article, une fois qu'elle dépasse une certaine force, mais avant qu'elle n'atteigne zéro, elle acquiert en fait un effet antagoniste où elle aide le vent stellaire à dépouiller l'atmosphère.
Ainsi, si vous pensez à une courbe qui a une "force de champ magnétique" sur l'axe des x et une "capacité de protection" sur l'axe des y, cela ressemblerait à une "courbe de bol" - commence à zéro, passe à la capacité _negative_ (ie est nocif), atteint un minimum, puis se retourne et recommence à grimper jusqu'à la capacité de protection positive (réellement protectrice), puis au-delà de zéro.
De plus, le moment précis et l'endroit où cela se produit, c'est-à-dire la forme du bol, dépend de la force du vent. Bien sûr, il se pourrait aussi que Mars ait peut-être commencé avec un champ dans la plage antagoniste, et je crois que le vent solaire dans le système solaire primitif était aussi plus fort - je n'ai pas le atm accessible sur papier complet.
@AtmosphericPrisonEscape: J'ai également trouvé ce truc: https://www.lpi.usra.edu/vexag/meetings/archive/vexag_4th/nov_2007/presentations/bullock.pdf parlant de Vénus, donne un aperçu au moins similaire à ici mais avec un seul événement de resurfaçage. Mais pas sûr d'une simulation de formation au présent de n'importe quel modèle, si vous avez des références sur tout ce qui a été fait que vous connaissez, peut-être avec un scénario _différent_, j'aimerais le voir et ensuite je pourrais peut-être réviser le répondre avec quelque chose de mieux étayé par des preuves plus solides.
En outre, ce message semble avoir été rendu un peu barbiche avec le doublage répété sur les "histoires" et "après tout juste que ... histoires". Vous pouvez (et devriez!) Contester mes * arguments *, mais je ne prendrai pas ce genre d'ordure, où il semble que vous jouez le * ton *, en mettant un petit point dessus comme ça, en utilisant un tour et ciselez un peu dessus comme ça, quand ce n'est pas nécessaire. Bien sûr, je me trompe peut-être sur cette évaluation de votre intention et, dans l'affirmative, je retirerai cette accusation, mais c'est ainsi que cela semble.
Mon ton était aussi neutre que possible, c'est à vous de mal le lire. «Histoire» est une manière particulière de voir comment on écrit un article scientifique, étant conscient d'une certaine relation étroite avec les «histoires» journalistiques - d'où ce choix de mots. Oui, l'article que j'ai lié tente de transmettre que la perte de masse en fonction de l'aimantation planétaire a un maximum global, dans ce cas à 30 nT, pour un corps semblable à Mars. Je pense que c'est un libellé plus simple de ce que fait l'article. Cela détruit la notion de "pas de champ magnétique -> perte massive", qui est encore entendue dans de nombreux débats popscience.
Quelque chose qui n'est pas payant est le travail sur le site Web de H.Gunell https://www.herbertgunell.se/research_escape.php (a également une belle bande dessinée) où je recommande de lire l'article, il est très simple, mais donne la physique fondamentale d'une très belle manière. Concernant la `` modélisation globale '', je ne connais que les travaux du groupe viennois, http://adsabs.harvard.edu/abs/2018A%26ARv..26....2L, et je sais qu'ils ont eu des problèmes avec les contraintes géochimiques dans leurs modèles, c'est pourquoi j'ai demandé.
@AtmosphericPrisonEscape Merci pour le premier bit, c'était la partie "sont juste que ... des histoires" à la fin, _combinée_ avec les références précédentes, cela m'a fait penser à quelque chose. Ce n'était pas dans une seule utilisation, mais est venu de cette façon dans l'ensemble. Quoi qu'il en soit, abandonnons cela et passons aux bonnes choses - avez-vous des données et des graphiques comme, par exemple, ce qu'aurait été alors le champ magnétique au début de Mars et comment il a évolué au fil du temps? Par exemple. s'il a commencé à plus que votre chiffre de 30 nT, et est tombé à cela, puis en dessous au fil du temps?
Comme si cela commençait beaucoup plus haut, disons plus près de la Terre, alors il semble toujours que les grandes lignes fonctionnent, mais si cela a déjà commencé dans le régime antagoniste dès le départ, alors oui, l'histoire est rejetée à force de preuves empiriques.
Je ne connais malheureusement pas très bien la littérature sur les premières dynamos terrestres. Mais les quelques articles que je connais me disent que les modèles et les preuves géologiques ne fonctionnent pas jusqu'à présent. Je n'ai pas beaucoup de temps pour lire beaucoup d'articles pour le moment, mais un autre nom qui pourrait vous aider à trouver des chiffres raisonnables est B. Ehlmann. Elle fait beaucoup de travail sur l'histoire géologique de Mars, et a ce grand tableau d'ensemble dans Ehlmann et al. 2011 (fig.4, également googlable).
AilinlhtfvCMT: merci.
#5
-1
Prince Mahad
2016-05-08 17:22:54 UTC
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L'eau n'était en fait jamais présente sur Terre avant sa création et c'est certain.

Les astronomes se sont rendu compte qu'il y avait deux sources toutes faites: les comètes et les astéroïdes, le gravier du système solaire jonché parmi les rochers planétaires. La principale différence entre les deux est que les comètes ont généralement une plus grande concentration d'ingrédients qui se vaporisent lorsqu'elles sont chauffées, ce qui explique leurs queues gazeuses emblématiques. Les comètes et les astéroïdes peuvent contenir de la glace. Et si, en entrant en collision avec la Terre, ils ajoutaient la quantité de matière que certains scientifiques soupçonnent, de tels corps auraient facilement pu fournir l'équivalent de l'eau des océans. En conséquence, chacun a été qualifié de suspect dans le mystère.

Le jugement entre les deux est un défi, et au fil des ans, le jugement scientifique est passé de l'un à l'autre. Néanmoins, les observations récentes de leurs maquillages chimiques font pencher la balance vers les astéroïdes. Les chercheurs ont rapporté l'année dernière, par exemple, que les ratios des différentes formes d'hydrogène dans les astéroïdes semblent mieux correspondre à ce que nous trouvons ici sur Terre. Mais les analyses sont basées sur des échantillons limités, ce qui signifie qu'il y a de fortes chances que nous n'ayons pas encore entendu le dernier mot

Des références / citations amélioreraient cette réponse
"L'eau n'était en fait jamais présente sur Terre avant sa création et c'est sûr." Eh bien, c'est une déclaration que je ne peux pas contester ... :-)
Downvote: "L'eau n'était en fait jamais présente sur Terre avant sa création et c'est sûr." L'eau était et est partout dans l'univers, car O et H sont très abondants et H2O se forme facilement.
la terre n'était pas présente avant la création, mais tous les blocs de construction, y compris l'eau, étaient présents dans le nuage de poussière qui est devenu le système solaire.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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