ВНИМАНИЕ! На форуме начался конкурс - астрофотография месяца ОКТЯБРЬ!
0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.
Fig. 3 The evolution of the effective temperature, radius, and luminosity of the Sun from the zero-age main sequence (ZAMS) to the start of its red giant phase. The vertical lines mark the approximate expected occurrences of Earth-related phenomena such as the onset of ocean evaporation and the start of the runaway greenhouse effect. Based on the evolution models of Bressan et al. (1993) and the predictions by Kasting (1988)Fig. 16 Model describing the mass loss of H2O and CO2 on Venus, Earth and Mars by solar forcing. Strong magnetic shielding assumed for the Earth, no magnetic shielding for Venus, and options with and without magnetic shielding (up to 0.5 Gyr) for Mars. The H2O inventory on the Earth remains essentially unaltered, while Mars and Venus have been subject to major losses
The Earth is a thermal engine generating the fundamental processes of geomagnetic field, plate tectonics and volcanism. Large amounts of heat are permanently lost at the surface yielding the classic view of the deep Earth continuously cooling down. Contrary to this conventional depiction, we propose that the temperature profile in the deep Earth has remained almost constant for the last ∼4.3 billion years. The core–mantle boundary (CMB) has reached a temperature of ∼4400 K in probably less than 1 million years after the Moon-forming impact, regardless the initial core temperature. This temperature corresponds to an abrupt increase in mantle viscosity atop the CMB, when ∼60% of partial crystallization was achieved, accompanied with a major decrease in heat flow at the CMB. Then, the deep Earth underwent a very slow cooling until it reached ∼4100 K today. This temperature at, or just below, the mantle solidus is suggested by seismological evidence of ultra-low velocity zones in the D”-layer. Such a steady thermal state of the CMB temperature excludes thermal buoyancy from being the predominant mechanism to power the geodynamo over geological time.An alternative mechanism to sustain the geodynamo is mechanical forcing by tidal distortion and planetary precession. Motions in the outer core are generated by the conversion of gravitational and rotational energies of the Earth–Moon–Sun system. Mechanical forcing remains efficient to drive the geodynamo even for a sub-adiabatic temperature gradient in the outer core. Our thermal model of the deep Earth is compatible with an average CMB heat flow of 3.0 to 4.7 TW. Furthermore, the regime of core instabilities and/or secular changes in the astronomical forces could have supplied the lowermost mantle with a heat source of variable intensity through geological time. Episodic release of large amounts of heat could have remelted the lowermost mantle, thereby inducing the dramatic volcanic events that occurred during the Earth's history. In this scenario, because the Moon is a necessary ingredient to sustain the magnetic field, the habitability on Earth appears to require the existence of a large satellite.
Земля является тепловым двигателем, генерирующим фундаментальные процессы геомагнитного поля, тектоники плит и вулканизма. Большое количество тепла постоянно теряется на поверхности, что приводит к классическому представлению о глубине Земли, постоянно остывающей. Вопреки этому традиционному изображению, мы предполагаем, что профиль температуры в глубине Земли оставался почти постоянным в течение последних 4,3 миллиарда лет. Граница ядро-мантия (CMB) достигла температуры около 4400 К, вероятно, менее чем через 1 миллион лет после лунообразующего удара, независимо от начальной температуры ядра. Эта температура соответствует резкому увеличению вязкости мантии на верхнем уровне CMB, когда достигается около 60% частичной кристаллизации, сопровождаемое значительным уменьшением теплового потока на CMB. Затем глубокая Земля подверглась очень медленному охлаждению, пока не достигла ~ 40000 К сегодня. Эта температура на уровне или чуть ниже мантийного солидуса подтверждается сейсмологическими данными о зонах со сверхнизкой скоростью в D ”-слое. Такое устойчивое тепловое состояние температуры CMB исключает тепловую плавучесть из того, чтобы быть доминирующим механизмом для питания геодинамики в течение геологического времени.Альтернативным механизмом поддержания геодинамики является механическое воздействие приливных искажений и планетарной прецессии. Движения во внешнем ядре генерируются путем преобразования гравитационной и вращательной энергий системы Земля-Луна-Солнце. Механическое воздействие остается эффективным для управления геодинамикой даже при субадиабатическом градиенте температуры во внешнем ядре. Наша тепловая модель глубокой Земли совместима со средним тепловым потоком CMB от 3,0 до 4,7 ТВт. Кроме того, режим нестабильности активной зоны и / или вековые изменения астрономических сил могли бы обеспечить самую нижнюю мантию источником тепла переменной интенсивности в течение геологического времени. Эпизодическое выделение большого количества тепла могло бы растопить самую нижнюю мантию, вызвав тем самым драматические вулканические события, произошедшие в течение истории Земли. В этом сценарии, поскольку Луна является необходимым компонентом для поддержания магнитного поля, обитаемость на Земле, по-видимому, требует существования большого спутника.
8. Implications for geodynamics and major geological eventsIn addition to generating the Earth’s dynamo, turbulent mo-tions excited by astronomical forcing can induce cycles of growth, saturation and abrupt relaxation of the hydrodynamic instabilities (Kerswell, 1993;Le Bars et al., 2010). The collapses could induce an abrupt release of energy, potentially up to 109TW(Kerswell, 1996)over short periods of time, in addition to the resonances in the Earth–Moon–Sun spin–orbit system (Greff-Lefftz and Legros, 1999). The pulse duration could vary from a couple periods of rotation (a couple of days) to several hundred years. This corre-sponds to a broad range of thermal energy release, which could induce core heating by a few to a few hundred of degrees, de-pending on the integrated pulse amplitude. We note that the 0.5 to 1TW currently dissipated into the Earth’s outer core from the Earth–Moon–Sun orbital system cannot heat the core more than a couple hundred degrees. However, much larger heat pulses could have happened in the past when the Moon was closer to the Earth and when the Earth was rotating faster (Fig.3).Such fluctuations of the CMB temperature could have two ma-jor consequences. (a) Following the adiabatic temperature profile of the Fe-alloy from the CMB to the ICB, they should induce fluctu-ations in the size of the inner core (Fig.2(b)): The abrupt release of hydrodynamic instabilities could reduce the size of the inner core and restore its capability to produce the geodynamo by chemical buoyancy, when the CMB temperature would eventually decrease again by cooling due to weaker dissipation by mechanical forc-ing. The possibility that an old inner core has undergone several changes in its size, with a rapid decrease and slow increase of its radius could be important for building the inner core anisotropy (Poupinet et al., 1983)as well as a mushy layer at the top of the inner core (Loper and Fearn, 1983). Indeed, both geophysical in-terpretation are closely related to the mechanism of inner core crystallization. (b)On the other hand, partial melting in the lower-most mantle could act as an efficient agent for transferring the excess heat of the core to the overlying mantle: Increasing the temperature above the mantle solidus at the CMB would result in an increase in the degree of partial melting in the lowermost mantle, which in turn would induce a larger CMB heat flux. This mechanism could damp the fluctuations in heat production in the turbulent outer core yielding a stable CMB temperature, precisely at, or just below, the mantle solidus. This thermal state corre-sponds well to the present-day view of the D”-layer, where piles of partially molten silicate material (the ultra-low velocity zones) interact with mantle convection. Adding heat to the current low-ermost mantle would certainly enhance partial melting and the thermal instabilities (inset in Fig.3). As a result, one should expect an increase of the volcanic activity at the Earth’s surface shortly af-ter the influx of heat at the CMB (Greff-Lefftz and Legros, 1999). If the brutal energy influx is important, this could explain dramatic eruptions such as the Deccan Trapps (Courtillot and Fluteau, 2010), as well as the periodic growth of continents at the Earth’s surface (Arndt and Davaille, 2013;Martin et al., 2014).Finally, because the Moon appears to be a necessary ingredi-ent to sustain the magnetic field, and because a magnetic field is needed to shield the Earth’s atmosphere from erosion by solar wind (e.g. Dehant et al., 2007), the habitability of Earth-like planet may be subordinated to the existence of a large satellite. While more than 1000 exoplanets have already been observed, the detec-tion of an accompanying exo-moon is rare (Bennett et al., 2014). Hence, our model could have major implications in future plane-tary missions as exoplanets with orbiting moons would more likely host extraterrestrial life.
Наконец, поскольку Луна является необходимым компонентом для поддержания магнитного поля, а магнитное поле необходимо для защиты атмосферы Земли от эрозии от солнечного ветра (например, Dehant et al., 2007), обитаемость Земли -подобная планета может быть подчинена существованию большого спутника. В то время как более 1000 экзопланет уже были обнаружены, обнаружение сопровождающей экзолуния встречается редко (Bennett et al., 2014). Следовательно, наша модель может иметь серьезные последствия в будущих планетарных миссиях, поскольку экзопланеты с орбитальными спутниками с большей вероятностью будут принимать внеземную жизнь.
Гравитационные эффекты, связанные с присутствием Луны и Солнца, вызывают циклическую деформацию мантии Земли и колебания ее оси вращения. Это механическое воздействие, воздействующее на всю планету, вызывает сильные токи во внешнем ядре, которое состоит из жидкого сплава железа с очень низкой вязкостью. Таких потоков достаточно, чтобы генерировать магнитное поле Земли.
Повышает ли это вероятность возникновения жизни именно у оранжевого карлика
возможно ли оценить вероятность его образования у планеты?
для оценок количества возможных обитаемых планет (без искусственной терраформирования) необходимо знать долю планет, имеющих большое магнитное поле
Но если планета будет под большим приливным влиянием от звезды (но не слишком большим, чтобы не было приливного захвата, например у оранжевого карлика), примерно как Луны на Землю, то будет ли этого достаточно для магнитного поля?
для оценок количества возможных обитаемых планет (без искусственной терраформирования) необходимо знать долю планет, имеющих большое магнитное поле......То есть для развития жизни необходим большой спутник.
нужно сначала выяснить как и почему образовалась Луна
как и почему образовалась Луна у Земли.
Как-то так.
Совершенно не нужен большой спутник для генерации планетой магнитного поля.Для этого вполне достаточно большой массы самой планеты и быстрого ее вращения вокруг оси.И будет вам магнитное поле со всеми его последствиями для развития жизни.
Так что наше земное магнитное поле формируется где-то "неглубоко" в мантии.
С другой стороны магнитное поле не сможет образоваться у приливно захваченной планеты возле красного карлика
Спутник к мангнитному полю ни каким боком...
Достаточно большое магнитное поле планеты необходимо для наличия на ней воды продолжительное время
https://arxiv.org/abs/1907.02001v1 https://arxiv.org/pdf/1907.02001v1.pdf
Цитата: дерево от 13 Авг 2019 [15:33:50]С другой стороны магнитное поле не сможет образоваться у приливно захваченной планеты возле красного карликаПочему?
Цитата: astronomynow.com/2016/04/01/moon-thought-to-play-major-role-in-maintaining-earths-magnetic-field/вызывают циклическую деформацию мантии Земли и колебания ее оси вращения. Это механическое воздействие, воздействующее на всю планету, вызывает сильные токи во внешнем ядре, которое состоит из жидкого сплава железа с очень низкой вязкостью. Таких потоков достаточно, чтобы генерировать магнитное поле Земли.
вызывают циклическую деформацию мантии Земли и колебания ее оси вращения. Это механическое воздействие, воздействующее на всю планету, вызывает сильные токи во внешнем ядре, которое состоит из жидкого сплава железа с очень низкой вязкостью. Таких потоков достаточно, чтобы генерировать магнитное поле Земли.
Цитата: ЕАМ. от 13 Авг 2019 [16:45:32]Совершенно не нужен большой спутник для генерации планетой магнитного поля.Для этого вполне достаточно большой массы самой планеты и быстрого ее вращения вокруг оси.И будет вам магнитное поле со всеми его последствиями для развития жизни.Совершенно верно.Спутник к мангнитному полю ни каким боком...
Тогда мы имели бы множество магнитных полюсов от локальных неглубоко залегающих диполей.
водород при образовании планет сдувался от звезды наружу, поэтому неудивительно, что у ближайших к солнцу планет его осталось мало. Марс - интересен. если он не состоит из железа с примесью льда.
по поводу красных и оранжевых карликов - добавьте внешнюю планету, которая будет синхронизировать внутреннюю как Земля Венеру, и та будет вращаться.
Температура на Венере, хоть и была тогда около 600 K, но водород сдувался на несколько порядков быстрее, чем с Земли, так что одного нагрева недостаточно.
Поэтому сомнительно, что дополнительная планета сможет помочь.
наше земное магнитное поле формируется где-то "неглубоко" в мантии.
Не будет достаточных гравитационных эффектов...
Первое. Изотопный состав оксида кремния с Луны говорит о том, что она сформировалась из пыли в области с температурой в 1000°С. То есть, где-то в 2 раза ближе к Солнцу, чем современный Меркурий.