Vraag over planeten en hun ontstaan

[Thionyl]

Soms helpt toeval een beetje. Las vandaag in de krant (Parool van Vrijdag jl) over hoe werkt(e) de Maan-dynamo. (uit Science Advances) Ten eerste als omgekeerde dynamo, ja stom van mij. Je maakt tenslotte magnetisme. 
Paar dingen daaruit. 
 
1-2,5 miljard geleden was het Maan-magnetisch veld er nog en ca een miljard jaar daarvoor (dus ca 3,5 mjd.j) zelfs sterker dan dat we nu op Aarde hebben. OK
 
De werking er van:
 
Vanuit die (vaste?) hete  Fe/Ni kern "drijven" elektrisch geladen metaaldeeltjes (?) omhoog door de hete vloeibare laag er omheen. 
Dan, door de draaiing v/d Maan ( toen???, is nu ca 27,3 dgn) krijg je een spiraal beweging daar die werkt als een omgekeerde dynamo. Ok kan, maar nergens staat dat die kern ook draait.
 
Dan zeggen ze dat door het afkoelen v/d Fe/Ni kern een 2-de fenomeen begint. De hete vloeibare(??) buitenlaag gaat langzaam afkoelen en brengt zo ook geladen deeltjes in beweging.
Het zo "opdrogen(??)"v/d Maankern werkt veel langer door, zodat er onlangs nog een Maan-magnetisme was. 
 
Sorry, ik snap het niet meer zo.

[Thionyl]

Blijf verder zoeken naar die planeetvorming en vond het volgende:
 
Aarde mogelijk ontstaan in immense eruptie jonge zon
 
 
15 mei 2017
 | Ken Croswell | Astronomie
 
 
(Komt uit New Scientist)
 
 
Net als ik, had hij moeite om zich voor te stellen, dat door botsingen en elektro statische krachten enz,  stof konden uitgroeien tot een planeet. Vandaar dat ik magnetisme noemde. Nou dat zal wel fout zijn. Maar dit artikel schrijft dat de jonge ster ineens een enorme en lang durende uitbarsting had, iets dat bij een andere jonge ster is waargenomen. De stofdeeltjes wat smolten, plakkerig werden en daardoor klonterden. Lijkt me plausibel. Daarnaast verklaart het, vlg de auteur, waarom Mars maar ca 11% de grootte v/d  Aarde heeft. 

[Bladerunner]

Interessante theorie, maar ik zie wel gelijk iets tegenstrijdigs staan.
 
Volgens het artikel bedraagt de massa van Mars slechts 11% van die van de Aarde en dat zou komen omdat op die afstand de temperatuur niet hoog genoeg werd om veel deeltjes 'plakkerig' te maken. Als dit waar is moet het omgekeerde ook gelden namelijk dat dichtbij de zon een rots-planeet groter c.q. zwaarder kon worden. Maar waarom heeft dan uitgerekend de planeet die het dichts bij de zon staat (Mercurius dus) maar 6% van de Aardse massa? Zelfs Venus die ook dichterbij de zon staat (al is dat dan niet zo dichtbij als Mercurius) bezit een massa van 83% van die van de Aarde.
Maar volgens het idee achter de kleine massa van Mars zou je verwachten dat Venus dan juist iets zwaarder had moeten zijn.
Venus staat namelijk op een afstand van 0,72 AU, of te wel 28% dichterbij maar is dus 17% lichter.
 
Ook deze theorie is dus niet sluitend of men verteld niet alles want er is denk wel een verklaring voor deze tegenstrijdigheden:
 
Zo'n uitbarsting veroorzaakt natuurlijk een sterke schokgolf van plasma en dichtbij de zon wordt het materiaal niet alleen min of meer vloeibaar maar wordt het ook weggeblazen zodat de plaatselijke dichtheid ervan minder wordt. Nu mogen we er vanuit gaan dat de huidige leefbare zone rond de zon in het begin anders was, maar het zou best weleens helemaal geen toeval kunnen zijn dat de Aarde nu in die zone zit en dat dit ook de plek was waar er een balans leek te zijn tussen de schokgolf die de dichtheid veranderde en de plaatselijke hitte waardoor de Aarde nu de meeste massa heeft.
Immers: zou de Aarde veel minder massa hebben gehad (en daardoor dus ook minder gravitatie) dan zou dit gevolgen hebben gehad voor o.a. de dichtheid van de atmosfeer net als dat Mars nu veel te ijl is voor normale bewoning.

[Thionyl]

Ja duidelijk. Maar kan het zijn??? dat te vloeibaar(door te hoge temp.)  de stofdeeltjes niet zo plakkerig zijn? En men veronderstelt ook dat de Aarde daarna?? een botsing heeft gehad met een ca Mars-grootte planeet (waaruit dan weer de Maan ontstond enz) en daardoor groter is geworden?
Vind de vaste kern v/d Aarde immens groot met zijn diam van 1200 km tov de rest. 
 
Ja de Zon is nu ca 30% sterker in stralings-afgifte dan ca 4-5 miljard jaar geleden. Die leefbare zone zou daardoor verschoven kunnen zijn, lijkt me. Maar goed dat is weer wat anders. Overigens kan dat komen omdat de Zon langzaam overgaat naar He-"verbranding"?
 
Ja Mars, zonder magneetveld of aanvulling, via vulkanen enz. zal elke planeet zijn onbeschermde dampkring wel kwijt raken uiteindelijk, lijkt me.
 
Dank voor je antwoord, hoop dat je mijn vragen niet vervelend vindt.   

[Bladerunner]

"Maar kan het zijn??? dat te vloeibaar(door te hoge temp.)  de stofdeeltjes niet zo plakkerig zijn?"
 
Ik denk dat dit sterk afhangt van de samenstelling, maar een (te) hoge temperatuur impliceert een korte afstand tot de zon en dus een sterke zonnewind waardoor deeltjes over een groter gebied verspreidt worden met daardoor minder kans op samenklontering.
 
"Overigens kan dat komen omdat de Zon langzaam overgaat naar He-"verbranding"?"
 
Naarmate de zon meer waterstof heeft omgezet in helium stijgt de dichtheid van de kern waardoor ook de temperatuur toeneemt. Als gevolg daarvan wordt nu ook waterstof dat zich direct rond de kern bevond ook meegenomen in het fusie proces totdat er een veel grotere temperatuur en druk nodig is voor de verbranding van Helium.
Dit gaat niet geleidelijk aan. In plaats daarvan stopt in de kern de fusie 'even' als daar geen waterstof meer is waardoor deze door het ontbreken van de stralingsdruk sterk krimpt en daardoor heet en dicht genoeg wordt om fusie van He op gang te brengen. De zon zet dan door de grotere stralingsdruk iets uit totdat er een evenwicht is ontstaan en hebben we een kern waarin He wordt verbrand met daaromheen een gebied met H fusie.

[Thionyl]

Ik denk dat dit sterk afhangt van de samenstelling, maar een (te) hoge temperatuur impliceert een korte afstand tot de zon en dus een sterke zonnewind waardoor deeltjes over een groter gebied verspreidt worden met daardoor minder kans op samenklontering.

 
Klopt dan toch mbt Mercurius en Venus ?  En voor Mars uiteindelijk ook + zelfs de asteroïden-gordel tussen Mars en Jupiter. Over de rest, nou ja, misschien weer en ander mechanisme, zijn tenslotte gasplaneten vooral.

[Thionyl]

Ik vind die theorie met die plakkerigheid, van aanwezig materiaal, als echte oorzaak van planeetvorming steeds plausibeler.
Want ik geloof er echt niet in dat, zwaartekracht + v/d Waalskrachten of Elektro-statische krachten, alleen, geleid hebben tot planeetvorming. Wat dan zou planeetvorming nu ook nog plaats moeten vinden, brokken genoeg aanwezig. En alles wat we een (oppervlakte-) bezoek brengen is alleen maar stoffig, zoals Rosetta en de Maan en Mars. 
 
Vooral ook omdat je t/m de asteroïden gordel Si/Fe Planeten en brokken hebt en daarna gasplaneten of ijsbrokken.
 
Twee keer het zelfde proces, alleen met andere plakmiddelen. De eerste dat Si-achtig (sponzig) materiaal plakkerig gesmolten werd. Dus vorming van Mercurius t/m Mars. Te heet en het plakte minder en te koel, idem. Verklaart de groottes van deze Planeten en de asteroïden gordel, die nog net iets plakten.
Daarna komen de gasplaneten. Daar zou Water wel eens een rol hebben kunnen spelen. Weggeblazen v/d Si/Fe planeten, zou dat wel eens de stof kunnen zijn die dan plakkerig wordt, bij lagere temperaturen. En dat het vloeibaar kan worden onder druk, zou dan ook mee kunnen helpen. Idem misschien dat water ook hydraat vormt met Methaan. Die Planeten ontstaan en als het echt te koud is, krijg je alleen nog maar brokken, de Oortwolk.
 
 
Klinkt voor mij plausibel, dus? 

[Bladerunner]

Brokken en stof mogen dan een zekere adhesie bezitten, het is de zwaartekracht die ze in eerste instantie bij elkaar brengt. Als een schijf van materiaal rond een ster 100% homogeen zou zijn (waar een zeer kleine kans op is) dan kunnen er zich geen gebieden op tijd vormen waar de zwaartekracht zich rond een bepaald punt concentreert. Gebeurt dit nooit of te laat (na sterke afkoeling dus van het materiaal) dan krijg je een gigantische asteroïde gordel en/of Oortwolk rond een ster zonder objecten die aan de criteria voor een planeet voldoen.
 
Er bestaan overigens exolaneten zoals WASP-91 b wat een gasplaneet is met een massa van 1,34 maal dat van Jupiter, en praktisch even groot maar staat zeer dicht bij de moederster (0,037 A.U. of te wel 27 keer dichterbij zijn ster als de Aarde) Er heerst een temperatuur van 1160 K en de ster zelf is een K-ster wat betekent dat de oppervlakte temperatuur ongeveer 1000 K lager is dan de zon.
Dergelijke gasplaneten zouden twee evolutiepaden kunnen volgen:
 
1) De buitenlaag wordt weggeblazen en er blijft een kleine rotsplaneet over mogelijk in een verdere baan. (Men denkt dat de kern van Jupiter wel eens rotsachtig zou kunnen zijn)
 
2) De planeet behoud zijn gaslaag maar raakt door de zonnewind of een of andere catastrofe in een verdere baan.
 
Er is een theorie die dat zegt over Jupiter en tijdens zijn weg naar zijn huidige baan zou Jupiter allerlei materiaal (inclusief grote rots planeten) uit de weg hebben geruimd waardoor er kleinere planeten zoals de Aarde ontstonden. Ons zonnestelsel lijkt namelijk nogal uniek in samenstelling gezien de type planeten die we nu gevonden hebben bij andere sterren. Van de meer dan 3000 planeten hebben we tot nu toe maar een stuk of twee, drie gevonden die echt met de Aarde vergeleken kunnen worden. De rest zijn gasplaneten en 'super aardes' (Rots planeten met een massa van 5 tot 10 maal de Aarde).

[Thionyl]

Wat heb je als wat stenen of stof door zwaartekracht enz. aan elkaar "vast?" zitten. Niets dat enige vastigheid heeft. Elke volgende botsing en het spat weer uit elkaar. Er is een lijm nodig die sterker is dan de genoemde krachten om te kunnen groeien. En daarnaast waarom gebeurt het nu niet meer???. 
 
Daarnaast dat het wel frappant is dat ons zonnestelsel bestaat uit 2 delen, elk met een een gordel van brokken. 
 
Dat er uitzonderingen zijn, ok. Ik denk alleen na over onze planeetvorming en wat ik daar verder over lees. Maar wat denk je over de rol van Water erin?  
 
Jupiter zit op de grens van plakkerig silicaat en water, in mijn gedachten. 

[Bladerunner]

Planeetvorming vond plaats toen het meeste materiaal nog redelijk vloeibaar was. (ongeveer 4 miljard jaar geleden) Als je een vloeistof ergens uitgiet dan gaat alles mee bewegen, maar giet je een hoeveelheid zand ergens uit dan blijft er een flink deel achter. Maar om hele kleine druppeltjes te laten klonteren heb je zwaartekracht nodig om er genoeg bij elkaar te krijgen wil er iets groters uit kunnen groeien.
 
Toen het materiaal dus nog redelijk vloeibaar was kon het klonteren en een planeet worden. Inmiddels is alles te ver afgekoeld en als het dan door onderlinge aantrekkingskracht bij elkaar komt vliegt het weer weg na de botsing omdat de beweging te groot is om bij elkaar te blijven.
 
Water op zich heeft nauwelijks een rol gespeeld bij planeet vorming want het meeste water was gasvormig door de hitte en hoewel er nu haast overal water wordt gevonden is dat pas na afkoeling neergeslagen op sommige planeten en is het mogelijk afkomstig van kometen waar er miljoenen van zijn/waren ver buiten de baan van Pluto.

[Thionyl]

Dus deze theorie van 
15 mei 2017
 | Ken Croswell | Astronomie </> Is onjuist? Wordt toch regelmatig waargenomen bij jonge sterren, zegt hij.
 
Die stelt ook dat Jupiter redelijk onschuldig was in het proces en ook dat water een rol heeft gespeeld. 
 
De zon toen was op ca 70% en er waren wat protoplaneten, uit de protoplanetaire schijf ontstaan. Maar die uitbarstingen daarna, na een betrekkelijke rust v/d Zon, hebben (min of meer) geleid tot de huidige situatie.  Ik voel me toch meer verbonden aan deze theorie, de jouwe geeft me niet een goed verklaarbare situatie. Iets te simpel. Maar ben wel blij dat je de zwaartekracht nu alleen ziet als het voor het bij elkaar komen van stof enz maar daarnaast de hitte die het doet klonteren op een steviger manier.  
 
Maar waarom zou het niet een 2-traps situatie geweest kunnen zijn?  Daarnaast  de Gaya botsing, ook zoiets vreemds. Ben ik ook nog niet uit, maar wel dat het vreemd is dat de Fe-kern v/d Aarde eigenlijk ongebruikelijk groot is. En de Maan enz?? Een soort trap drie in de vorming v/d Aarde. Ja uniek, zeg dat wel. 
 
Kometen moeten ook op de één of andere manier plakkerig geweest zijn, maar goed jij ziet dat misschien weer anders als ik.

[Bladerunner]

Even ter verduidelijking: dit is niet 'mijn' theorie maar een verzameling van...
 
Ik had het verhaal al gelezen van Crosswel en het is gewoon een van de vele theorieën over het ontstaan van planeten rond een ster.
 
In het artikel wordt sneeuw genoemd als reden voor het plakkerig zijn van iets, maar dat gaat alleen op als het materiaal iets verder lag dan de toenmalige 'goldilocks' zone (daar waar water vloeibaar is) rond de zon. Verder dan dat en je hebt sneeuw/ijs maar te dichtbij en het verdampt net als wanneer een komeet de zon nadert en een staart vormt. Deze zone is vrij smal, dus alleen in een smal gebied had sneeuw iets plakkerig kunnen maken want verder weg wordt het ijs en dat plakt minder of helemaal niet. Sneeuw als reden voor het plakkerig zijn geldt dus alleen net voorbij de goldilocks zone. En dat betekent dat als de zon een FU Orionis stadium doorlopen heeft die zone waar water nog net sneeuw is veel verder lag dan voor de eruptie want een FU Orionis ster kan tijdens een eruptie van ±4500 naar maximaal 7500 K gaan (de zon is ±5800) en maximaal zo'n 250 maal helderder dan de zon.
Als we aannemen dat de jonge zon eerst 4500 K was vervolgens b.v. 7000 K dan schoof de goldilocks zone op van A naar C en zit nu ergens tussen in op B. Of dit dan in overeenstemming is met de huidige positie en samenstelling van b.v. de Aarde en Jupiter is een onderwerp van discussie want het blijft een theorie.
Het erbij halen van een mogelijk FU Orionis stadium werpt ook vragen op want dergelijke sterren kunnen meer dan één eruptie vertonen (10 tot 20) waarbij dan steeds het resultaat van de vorige teniet wordt gedaan of op zijn minst drastisch verandert.
 
"Maar ben wel blij dat je de zwaartekracht nu alleen ziet als het voor het bij elkaar komen van stof"
 
Volgens mij heb ik nooit wat anders beweerd.
 
"Kometen moeten ook op de één of andere manier plakkerig geweest zijn"
 
Kometen bestaan uit een combinatie van ijs en steen(gruis) en het is juist dat ijs dat het steen bij elkaar houdt, dus in zekere zin zijn ze plakkerig daar denk ik dus niet anders over.

[Hecate909]

Brokken en stof mogen dan een zekere adhesie bezitten, het is de zwaartekracht die ze in eerste instantie bij elkaar brengt. Als een schijf van materiaal rond een ster 100% homogeen zou zijn (waar een zeer kleine kans op is) dan kunnen er zich geen gebieden op tijd vormen waar de zwaartekracht zich rond een bepaald punt concentreert. Gebeurt dit nooit of te laat (na sterke afkoeling dus van het materiaal) dan krijg je een gigantische asteroïde gordel en/of Oortwolk rond een ster zonder objecten die aan de criteria voor een planeet voldoen.

 
Hoe lang duurt zo'n periode ongeveer? Kan me zo voorstellen dat stofdeeltjes razendsnel afkoelen in de ruimte.

[Bladerunner]

Hoe snel het materiaal rond een ster afkoelt hangt van een paar factoren af:
 
1) De effectieve hitte van de ster zelf.
2) De afstand tot de ster.
3) De grootte van het materiaal. (grotere brokken houden de warmte langer vast)
 
Onze zon bijvoorbeeld is 4,6 miljard jaar oud en we denken dat de Aarde 4,54 miljard jaar oud is.
Dat betekend dus dat gedurende een periode van 60 miljoen jaar het vormingsproces gaande was en aan het einde van die periode in ieder geval de Aarde behoorlijk afgekoeld was (maar nog wel vrij heet). Want er zijn vondsten gedaan die impliceren dat het leven op aarde 440 miljoen jaar later ontstond.
 
Hoewel je zou denken dat in de koude van de ruimte rond een ster iets snel afkoelt is dat niet zo. Want in de ruimte heb je natuurlijk geen medium dat de energetische UV straling van een ster tegenhoud zoals onze atmosfeer doet. Materiaal dat dus niet al te ver van een ster staat krijgt een hoop straling en warmte te verwerken.
 
Zo is de temperatuur van het ISS aan de schaduwzijde -157 °C maar stijgt het aan de zon zijde naar 121 °C. Materiaal dat tijdens de planeetvorming rond een ster cirkelde was heter omdat het oorspronkelijk afkomstig was van die ster. En temperaturen van een ster kunnen variëren van zo'n 30.000 tot 3000 K al zal een ster met een extreem hoge temperatuur geen planeten hebben met een kans op leven (en misschien zelfs helemaal geen planeten) door te hoge UV straling of sterrenwind.

[Michel Uphoff]

Gebeurt dit nooit of te laat (na sterke afkoeling dus van het materiaal) dan krijg je een gigantische asteroïde gordel en/of Oortwolk rond een ster zonder objecten die aan de criteria voor een planeet voldoen.

 
Stel je hier dat alleen gedurende de tijd dat de omgevingstemperatuur voldoende hoog is, het tot planeetvorming kan komen?
Zo ja, wil je dat dan nader toelichten, en tevens waar die enorme hoeveelheid asteroïden zonder planetesimaalvorming dan vandaan komt?
 
Naar het huidige inzicht is het juist de afkoeling van het protoplanetaire gas en de opvolgende condensatie tot 'stof' deeltjes (voornamelijk ijzer, nikkel en silicaten in de binnengebieden, en de lichtere elementen voornamelijk in de buitengebieden) dat het begin van het proces tot planeetvorming in gang zet.