Jupiters Magnetfeld & Monde

Wissenschaft Astronomie
#1

Hallo,
Es ist ja bekannt, dass das Magnetfeld der Erde unseren Planeten vor elektrisch geladenen Teilchen der Sonne (und anderen Quellen) schützt. Dies verhindert maßgeblich die Erosion unserer Atmosphäre und beschützt das Leben auf unserem Planeten.
Nun besitzt auch der Jupiter ein extrem starkes Magnetfeld. Vom Mond Io ist bekannt dass seine Atmosphäre stark durch Jupiters Van Allen Gürtel (ich weiß nicht ob dieser in Jupiters Fall auch so heißt) und der Induktion beim durchlaufen des Magnetfeldes erodiert wird.

-Allerdings stellt sich mir nun die Frage ob ein Mond auch durch das
Magnetfeld seines Zentralplaneten geschützt werden kann?
-Oder ist die Induktion bzw. die Strahlung des elektrisch geladenen Gürtels auf jeden Fall destruktiv?
-Wie sieht es auf den entfernteren Monden von Jupiter aus (z.B. Kallisto) wird dieser mehr geschützt als erodiert?
-Wie sieht die Schutzwirkung im Verhältnis zur Tageslänge eines Mondes aus (gebundene Rotation vorrausgesetzt)? Eine innere Umlaufbahn ist vom Tag-Nacht-Zyklus biologisch sinnvoller eine äußere Umlaufbahn jedoch ist eventuell außerhalb des Strahlengürtels.
-gibt es eine optimale Umlaufbahn (Habitable Zone) um einen Planeten?

Ich beschäftige mich in letzter Zeit viel mit Exoplaneten und potentiellem Leben. Für mich gehört zur Lebensnotwendigkeit (für höheres Leben) auf jeden Fall ein ausreichendes Magnetfeld. Aber nur wenige Monde besitzen ein solches.

Einige meiner Fragen sind eventuell nur spekulativ zu beantworten. Gebt aber trotzdem eure Meinung dazu ab.

mit freundlichen Grüßen
der Tor

#2

Ich würde das nicht so einschränken. Ein Magnetfeld hilft, aber ist vermutlich nicht obligatorisch.

#3

Hallo,
Ohne Magnetfeld ist es kaum möglich die Atmospäre über einen längeren Zeitraum (1Mrd Jahre oder mehr) durchgehend konstant zu halten. Und das ist für mich obligatorisch für die Entwicklung höheren Lebens. Einzellige Lebensformen können mit Sicherheit auch komplett ohne Atmosphäre überleben.
Es geht mir mehr darum ob und wie ein Magnetfeld einen Mond beschützen kann, sodass auch dort höheres Leben möglich ist.

mfG
der Tor

#4

Ohne Magnetfeld ist es kaum möglich die Atmospäre über einen
längeren Zeitraum (1Mrd Jahre oder mehr) durchgehend konstant
zu halten.

Das liest sich hier etwas anders:

http://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape

Danach spielt das Magnetfeld nur eine untergeordnete Rolle bei der Erosion der Atmosphäre.

#5

Hallo,
Danke für den Artikel er hat eindeutig zum denken angeregt und dabei ist mir einiges aufgefallen.

Anmerkungen zu:

http://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape

Unter anderem wird ein Magnetisches Feld erwähnt das durch die entstehenden Ionen durch die Atmosphäre selbst erzeugt wird wie bei der Venus (mir bislang unbekannt aber klingt plausibel). Dies kann jedoch nur funktionieren wenn die Atmosphäre in den oberen Schichten ausreichend Dick ist, sprich der Planet eine große Masse besitzt. Auch muss die Atmosphäre die richtige Zusammensetzung besitzen, dass dieser Effekt zum Tragen kommt

Die unten genannten Monde Titan und Io sind gute Beispiele für zwei unterschiedliche Positionen im Magnetfeld des Hauptplaneten. Titan verliert durch den Sonnenwind so viel an Masse, dass er einen Ring erzeugt. Bei Io ist es hier die Strahlung durch den Van Allen Gürtel. Wobei anzumerken ist dass der Verlust durch „Thermal escape“ bei Titan wohl direkt an die Strahlungsintensität gekoppelt ist und nicht nur die Stöße zwischen Strahlung und Atmosphäre für den Verlust verantwortlich sind.

Auch ist der Mars immer noch ein gutes Beispiel für einen Planeten der (wahrscheinlich) einen großen Teil seiner Atmosphäre durch Sonnenwinde verloren hat.

Ich ändere meine Meinung also insofern als dass ein Magnetfeld nicht mehr essentiell für höheres Leben ist. Es erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit für solches um einen beträchtlichen Faktor. Denn die Strahlung verändert dennoch die biologische Zusammensetzung der Atmosphäre und wäre durch ihre Intensität sicher tödlich für die meisten Säugetiere.

Der Artikel hat mir glücklicherweise schon mal die Frage beantwortet ob ein Mond durch das Magnetfeld seines Zentralplaneten geschützt werden kann.

Die Frage nach einer guten (eventuell Optimalen) Entfernung vom Hauptplaneten bleibt jedoch denn ich kann mir kaum vorstellen dass eine 20Tage-Nacht vorteilhaft für Leben ist. Genauso wenig vorteilhaft erscheint mir die Position direkt im Strahlengürtel oder die Induktion von starken Strömen innerhalb des Mondes (wobei eine Bahn parallel zu den Magnetfeldlinien sicher besser aber unwahrscheinlicher ist). Eventuell kann sich ein Mond auch vor der Strahlung des Van Allen Gürtels durch ein Induziertes Magnetfeld schützen?

Ich wünsche mir gerne weitere Meinungen und Quellen zu diesem Thema. Im Rahmen der Forenregeln ist mir bewusst, dass meine Fragen nicht 100% klar definiert sind, doch ich würde mir trotzdem eine Fortsetzung des Artikels wünschen.

vielen Dank für die Mühe

mit freundlichen Grüßen
der Tor

#6

Hi.

Die Frage nach einer guten (eventuell Optimalen) Entfernung
vom Hauptplaneten bleibt jedoch denn ich kann mir kaum
vorstellen dass eine 20Tage-Nacht vorteilhaft für Leben ist.
Genauso wenig vorteilhaft erscheint mir die Position direkt im
Strahlengürtel oder die Induktion von starken Strömen
innerhalb des Mondes (wobei eine Bahn parallel zu den
Magnetfeldlinien sicher besser aber unwahrscheinlicher ist).
Eventuell kann sich ein Mond auch vor der Strahlung des Van
Allen Gürtels durch ein Induziertes Magnetfeld schützen?

Ich wünsche mir gerne weitere Meinungen und Quellen zu diesem
Thema. Im Rahmen der Forenregeln ist mir bewusst, dass meine
Fragen nicht 100% klar definiert sind, doch ich würde mir
trotzdem eine Fortsetzung des Artikels wünschen.

vielen Dank für die Mühe

mit freundlichen Grüßen
der Tor

Ich glaube, du unterschätzt das Leben ein bisschen. Wieso sollte z.B. eine 20-Tage-Nacht für Leben problematisch sein? Klar, für irdisches Leben auf alle Fälle, aber für Leben, das sich unter diesen Bedingungen entwickelt? Längere Tag-Nacht-Zyklen haben vielleicht sogar Vorteile durch die Auswirkungen auf das Klima. Ebenso ist z.B. die Entwicklung von höheren Lebensformen auf stark strahlenexponierten Planeten und Monden denkbar, aber eben in anderer Form, z.B. unterirdisch oder als symbiotische Lebensform aus verschiedenen Spezies. Dabei gäbe es dann vielleicht weniger Komplexität der Einzelspezies durch höhere Spezialisierung (denkbar: eine strahlungsresistente Spezies als Haut, eine andere als Hirn etc.), oder vielleicht auch eine einzelne Spezies, deren Zellen nicht so arg spezialisiert sind und dadurch weniger Komplexität benötigt wird. Denkbar ist da sehr sehr viel.

MfG,
TheSedated

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#7

Auch ist der Mars immer noch ein gutes Beispiel für einen
Planeten der (wahrscheinlich) einen großen Teil seiner
Atmosphäre durch Sonnenwinde verloren hat.

Dafür ist wohl eher die geringe Masse verantwortlich. Selbst unter Berücksichtigung der tieferen Temperatur aufgrund der größeren Entfernung zur Sonne ist die Wahrscheinlichkeit, dass Gasmoleküle auf dem Mars allein aufgrund ihrer thermischen Bewegung Fluchtgeschwindigkeit erreichen, um Größenordnungen höher als auf der Erde oder der Venus.

Denn die Strahlung verändert dennoch die biologische
Zusammensetzung der Atmosphäre und wäre durch ihre Intensität
sicher tödlich für die meisten Säugetiere.

Das ist ein anderes Thema. Magnetfelder können nur geladene Teilchen beeinflussen und die haben keinen unmittelbaren Einfluss auf die Biosphäre, wenn die Atmosphäre dick genug ist. Bei der Erde spricht man hier nicht umsonst von Höhenstrahlung. Strahlung die dem Leben gefährlich werden kann (z.B. UV) durchdringt das Magnetfeld dagegen ungehindert. Sie muss auf gänzlich andere Weise abgeschirmt werden. Bei der Erde übernimmt das die Ozonschicht.

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#8

Hallo,

Das ist ein anderes Thema. Magnetfelder können nur geladene
Teilchen beeinflussen und die haben keinen unmittelbaren
Einfluss auf die Biosphäre, wenn die Atmosphäre dick genug
ist. Bei der Erde spricht man hier nicht umsonst von
Höhenstrahlung. Strahlung die dem Leben gefährlich werden kann
(z.B. UV) durchdringt das Magnetfeld dagegen ungehindert. Sie
muss auf gänzlich andere Weise abgeschirmt werden. Bei der
Erde übernimmt das die Ozonschicht.

Habe jetzt grade keine Quelle parat, doch ich meine gelesen zu haben, dass die Strahlung unsere Ozonschicht beeinträchtigen oder sogar vernichten würde.
Das absolut kein Einfluss auf die Biosphäre besteht würde ich auch so nicht unterschreiben.

Was die Thermische Bewegung der Teilchen angeht kenne ich mich nicht so gut aus. Ein Diagramm mit realistischen Prozentverteilungen auf die Temperaturen einzelner Gasmoleküle bei einer bestimmten Gesamttemperatur wäre hilfreich. Es hätte wohl die Form:
f(x)=-(bx²/(x²+1)+b) doch weiß ich nicht inwieweit das gestreut ist. Sprich wie groß der Faktor b ist.

vielen dank für deine Antwort

mfG
der Tor

#9

Habe jetzt grade keine Quelle parat, doch ich meine gelesen zu
haben, dass die Strahlung unsere Ozonschicht beeinträchtigen
oder sogar vernichten würde.

Dafür hätte ich dann doch gern eine Quelle. Solche Vorhersagen würden ein sehr gutes Verständnis der Ozonschicht sowie der Wechselwirkung von Teilchenstrahlung mit der oberen Atmosphäre voraussetzen und dazu ist noch lange nicht das letzte Wort gesprochen.

Das absolut kein Einfluss auf die Biosphäre besteht würde ich
auch so nicht unterschreiben.

Davon war auch keine Rede. Ich habe geschrieben, dass sie keinen unmittelbaren Einfluss hat und der Umweg über die Zerstörung der Ozonschicht wäre mittelbar.

Ein Diagramm mit realistischen
Prozentverteilungen auf die Temperaturen einzelner Gasmoleküle
bei einer bestimmten Gesamttemperatur wäre hilfreich.

„Temperaturen einzelner Gasmoleküle“ ergibt nicht viel Sinn. Du meinst vermutlich die Geschwindigkeit. Für die gilt die Maxwell-Boltzmann-Verteilung und genau die habe ich verwendet, um die Wahrscheinlichkeit für das Erreichen der Fluchtgeschwingkeit bei der jeweiligen globalen Durchschnittstemperatur (ohne Treibhauseffekt) abzuschätzen. Für Wasserstoff erhalte ich damit bei der Erde 6,4·10-10, bei der Venus 6,4·10-8 und beim Mars 2,3·10-4.

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#10

Hallo,

Ich glaube, du unterschätzt das Leben ein bisschen. Wieso
sollte z.B. eine 20-Tage-Nacht für Leben problematisch sein?
Klar, für irdisches Leben auf alle Fälle, aber für Leben, das
sich unter diesen Bedingungen entwickelt? Längere
Tag-Nacht-Zyklen haben vielleicht sogar Vorteile durch die
Auswirkungen auf das Klima. Ebenso ist z.B. die Entwicklung
von höheren Lebensformen auf stark strahlenexponierten
Planeten und Monden denkbar, aber eben in anderer Form, z.B.
unterirdisch oder als symbiotische Lebensform aus
verschiedenen Spezies. Dabei gäbe es dann vielleicht weniger
Komplexität der Einzelspezies durch höhere Spezialisierung
(denkbar: eine strahlungsresistente Spezies als Haut, eine
andere als Hirn etc.), oder vielleicht auch eine einzelne
Spezies, deren Zellen nicht so arg spezialisiert sind und
dadurch weniger Komplexität benötigt wird. Denkbar ist da sehr
sehr viel.

Interessanter Aspekt vor allem die Tag Nacht Zyklen als eine Form von Jahreszeiten in Kombination mit unterirdischem Leben halte ich für denkbar. Strahlenresistente Leben halte ich für möglich aber das dieses sich weiterentwickelt hat uns die Evolution leider noch nicht gezeigt. Im Prinzip ist bei Leben fast alles möglich, doch ich glaube erdähnliche Zustände erhöhen die Wahrscheinlichkeit enorm. Man könnte ja mal überlegen was auf der Erde für „Außerirdische“ unvorteilhaft wäre. Perfekt ist unser Planet ja sicher auch nicht. Eventuell die immer noch vorhandene UV Strahlung (an die sich der Mensch selbst noch nicht komplett angepasst hat) oder die großen Temperaturunterschiede aufgrund einer (eher) dünnen Atmosphäre.

Mit freundlichen Grüßen
der Tor

#11

Hallo,

Dafür hätte ich dann doch gern eine Quelle. Solche Vorhersagen
würden ein sehr gutes Verständnis der Ozonschicht sowie der
Wechselwirkung von Teilchenstrahlung mit der oberen Atmosphäre
voraussetzen und dazu ist noch lange nicht das letzte Wort
gesprochen.

http://en.wikipedia.org/wiki/Earth_magnetic_field
In der Einleitung dritter Absatz. Es wird dort mehr von dem Fehlen der „Magnetosphere“ gesprochen. Allerdings scheint eine Wechselwirkung von geladenen Teilchen mit Ozon bekannt zu sein. Was auch nicht weiter verwundert, da Ozon kein sehr stabiles Molekül ist.

„Temperaturen einzelner Gasmoleküle“ ergibt nicht viel Sinn.
Du meinst vermutlich die Geschwindigkeit. Für die gilt die
Maxwell-Boltzmann-Verteilung und genau die habe ich verwendet,
um die Wahrscheinlichkeit für das Erreichen der
Fluchtgeschwingkeit bei der jeweiligen globalen
Durchschnittstemperatur (ohne Treibhauseffekt) abzuschätzen.
Für Wasserstoff erhalte ich damit bei der Erde 6,4·10-10, bei
der Venus 6,4·10-8 und beim Mars 2,3·10-4.

Danke für die Mühe das zu berechnen. Die Tatsache, dass beim Mars von 1Millionen (Wasserstoff)Teilchen über 200 in jedem Moment die Fluchtgeschwindigkeit besitzen ist erschreckend. Das senkt wohl die Wahrscheinlichkeit für kleine Planeten mit Leben beträchtlich. Aktiver Vulkanismus wäre ein Gegenmaßnahme, wobei hier Monde im Vorteil wären.

mit freundlichen Grüßen
der Tor

#12

Strahlungsresistentes Leben hat sich auf der Erde noch nicht sehr viel gezeigt, das stimmt. Aber es gibt durchaus Arten, die verdammt zäh sind, auch was Strahlung angeht. Kakerlaken sind da z.B. recht stabil. Strahlung hat ja auch nicht nur negative Effekte auf das Leben. Höhere Strahlungsbelastungen können z.B. auch höhere Mutationsraten zur Folge haben, die Evolution läuft dann unter Umständen „schneller“ ab. Ebenso könnte ein symbiotischer Organismus (also ein Organismus, der aus verschiedenen Spezies besteht) eine höhere Entwicklungsstufe sicherlich auch erreichen. Denkbare wäre eben ein Organismus, der eine umhüllende, strahlungsresistente „Haut“-Spezies nutzt, wodurch sich „innere“ Spezies auch ohne besondere Resistenzen entwickeln können. Auch ein Exoskelett kann bei sowas ziemlich hilfreich sein.

Was ich mir vorstellen könnte, was für Ausserirdische nicht so toll wäre, wäre die hohe Temperatur auf der Erde. Ein warmblütiger Organismus, der aufgrund sehr konstanter, aber niedriger Temperaturen auf seinem Heimatplaneten kein Kühlsystem entwickeln musste, könnte bei den irdischen Temperaturen ziemlich schnell an seine Grenzen stoßen, würde dafür aber in der Antarktis vielleicht sehr gut gedeihen.

Auch interessant bei solchen Gedankenspielen sind übrigens die Teile hier:
http://de.wikipedia.org/wiki/Schwarzer_Raucher

MfG,
TheSedated

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