”Faint sun” paradoksi; Maan ja Marsin varhaiset meret Heikki Sipilä

Esitys aiheesta: "”Faint sun” paradoksi; Maan ja Marsin varhaiset meret Heikki Sipilä"— Esityksen transkriptio:

1 ”Faint sun” paradoksi; Maan ja Marsin varhaiset meret Heikki Sipilä
LFS ”Faint sun paradox”, Sagan, Mullen 1972

2 AURINKO

3 Auringon historia ja ominaisuudet
Aurinko syntyi avaruuden kaasupilvestä painovoiman vaikutuksesta n.4,6 miljardia vuotta sitten Auringon materiaali on kierrätystavaraa. Auringossa vety palaa heliumiksi ydinreaktiossa Auringon keskustassa. Aurinko elää stabiilia vaihetta, jota kestää vielä 5 miljardia vuotta Planeettakunta Auringon ympärille syntyi lähes samaan aikaan Auringon syntymisen kanssa Meissä oleva materiaali on myös kierrätystavaraa. Vety on syntynyt alkuräjähdyksessä, mutta muut aineet tähtien sisällä, jotka ovat hajonneet ja levittäneet ne avaruuden kaasupilveksi, josta ovat kondensoituneet Auringoksi ja planeetoiksi

4 Auringon muuttuminen ajan mukana
Aurinko on dynaaminen taivaankappale, joka muuttuu ajan mukana Vedyn määrä vähenee Auringon keskustassa ja sen palamisprosessi vaikuttaa siten, että Auringon säteilemä teho hiljaa kasvaa ajan kuluessa

5

6 Elämälle suotuisa vyöhyke
Elämä kehittynyt hehkuvan Auringon ja kylmän avaruuden välissä Elämän vyöhykkeeksi arvioidaan väli AU , missä AU on maan etäisyys Auringosta. Lähempänä kuin 0.90 AU on liian kuumaa ja kauempana kuin 1.37 AU on liian kylmää. Vesi on elämälle välttämätön

7

8 Oman Aurinkokuntamme historia
Auringon ikä miljoonaa vuotta Maa miljoonaa vuotta Vanhimmat kivilajit 4400 miljoonaa vuotta Elämä miljoonaa vuotta

9 Auringon säteilytehon muuttuminen ajan funktiona
Aurinkofysiikan mukaan säteilyteho kasvaa n. 7%/1000miljoonaa vuotta. Noin 3850 miljoonaa vuotta sitten Aurinko oli 25% himmeämpi

10

11 Himmeän Auringon paradoksi
Geologisten havaintojen perusteella on päätelty, että 3850 miljoonaa vuotta sitten maapallolla lainehti meret ja lämpötila oli nykyistä korkeampi, n °C Himmeän Auringon takia lämpötila olisi ollut -20°C Selitykseksi esitetään kasvihuoneilmiötä, mutta se voidaan selittää huonosti kvantitatiivisesti ja ”ilmakehän” koostumus pitää valita aika synteettiseksi

12 Bernard M et all Science 2013
Paradoksi Bernard M et all Science 2013 ”The partial pressure and isotopic composition of atmospheric N2 were similar as today’s. Thus, other factors are needed to explain why liquid water existed on Earth’s surface despite the Sun being 30% less luminious”

13 MARS nykyisin

14

15 Marsin dimensioita Halkaisija 6752 km Putoamiskiihtyvyys 3.69m/sxs
Akselin kaltevuus astetta Pyörähdysaika 24.6h Vuosi d

16 Marsin kaasukehä Hiilidioksidi 95,3% Typpi 2,7% Argon 1,6%
Kokonaispaine % Maan ilmakehän paineesta

17 Marsin lämpötila Keskilämpötila C Alin C Ylin C

18 Himmeän Auringon paradoksi
Marsin etäisyys on 1,53 AU. Nykyäänkin Mars on jäässä. Hiilidioksidi osittain ja vesi ovat kondensoituneina navoilla. Marsin geologiasta on päätelty, että siellä on ollut meriä 4000 miljoonaa vuotta sitten. Miten se on mahdollista, kun Aurinko on ollut 25% himmeämpi?

19 Viimeaikainen Mars tutkimus
”The Curiosity results bring the paradox to a focus. This is the first time we’ve checked for carbonates on the ground in a rock we know formed from sediments deposited under water” 2017

20 Standardi kosmologia Avaruus laajenee
Avaruuden laajenemisnopeus kiihtyy Gravitaatiolla sidotut systeemit kuten galaksit ja planeettasysteemit eivät laajene

21 Planeettojen etäisyydet
Merkurius Mkm AU Venus AU Maa AU Mars AU Elämälle suotuisa vyöhyke 0.90AU-1.37AU

22 Mitä, jos gravitaatiolla sidotut systeemit laajenevatkin !
Avaruus laajenee Hubblen lain mukaan V=Hxr, H on Hubblen vakio ja r kohteiden välinen etäisyys Aurinkokunnan etäisyydet ovat pieniä, mutta aikaa on paljon

23 Taustapohdintaa Koko avaruuden aiheuttama lokaali potentiaali on hyvin suuri -Esimerkkinä olkoon Foucaultin heiluri, heiluri säilyttää heilahdustasonsa avaruuden suhteen tuntematta lainkaan ”vähäistä” maan painovoimaa -Inertia: lokaalit massat (Maa, Aurinko, Linnunrata vaikuttavat äärimmäisen vähän massan inertiaan. Sen määrää koko avaruuden massa -avaruuden laajeneminen voi hyvinkin olla massiivinen koko avaruutta dominoiva ilmiö, johon vähäisillä painovoima-anomalioilla ei ole juuri mitään merkitystä

24 Tuomo Suntolan DU-malli
Avaruus laajenee Laajenemisnopeus hidastuu laajenemisen tehdessä työtä gravitaatiota vastaan Ei tarvita pimeän energian hypoteesia Galaksit ja planeettakunnat laajenevat saman säännön mukaan kuin koko avaruus

25 Aurinkokunnan kehittyminen, jos oletamme, että se laajenee Hubblen lain , kuten koko avaruus Ryhdyin tekemään laskelmia 12 vuotta sitten. Oli jännittävä nähdä, miten tulokset suhtautuvat Tuomon mallin kanssa. Liian nopea laajeneminen mallin mukaan olisi ollut paha ristiriita. Liian hidas taas olisi myös ollut epäilyttävä

26 DU mallin mukainen aurinkokunnan laajeneminen
Mitkä ovat planeettojen etäisyydet 3850 miljoonaa vuotta sitten, jos aurinkokunta laajenee (Mkm ja AU yksiköitä) Nykyhetki Ma Merkurius AU AU Venus AU AU Maa AU AU Mars AU AU Asumiskelpoinen vyöhyke Ma vuotta sitten 0.78AU-1.19AU. Maa ja Mars tällä alueella.

27 Johtopäätöksiä Maa on ollut 3850 Ma vuotta sitten elämällä kelvolliselle alueella, mutta olosuhteet ovat olleet lämpimämmät . Meri on ollut noin °C. (Geologien mukaan) Tämä on yhtäpitävä DU mallin mukaan. Mars on hyvin lähellä elämälle kelvollista aluetta. Hiilidioksidi on pysynyt ilmakehässä. Lämpö on riittänyt pitämään veden nesteenä ainakin päiväntasaajaa lähellä olevilla alueilla

28 Standardimalli ja DU-malli
Standardimalli selittää huonosti Maan ja Marsin lämpöhistorian Aurinkokunnan alkuvaiheista lähtien. DU-malli selittää hyvin Maan elämälle suotuisan lämpöhistorian elämän synnystä lähtien. DU-malli selittää myös, miksi meret ovat olleet mahdollisia muinaisessa Marsissa 4000 Ma vuotta sitten, Maan meret lämpimiä

29 Standardimalli ja DU-malli
Aurinkokunnan laajeneminen ei ole ristiriidassa Maan ja Marsin geologiasta tehtyjen päätelmien suhteen Himmeän Auringon paradoksi saa selityksen Nykyisen tähtitieteen mukaan Maa säilyy elinkelpoisena vain Ma, koska Auringon lämpöteho kasvaa. DU-mallin mukaan Maa etääntyy Auringosta ja tämä kompensoi Auringon lämpenemisen. Maa säilyy elämälle kelvollisella vyöhykkeellä vielä miljardeja vuosia.