Warum ist die Erdatmosphäre nicht voller Wasserstoff?
Der Weltraum ist ja nicht wirklich "leer", kein vollständiges Vakuum, sondern enthält Wasserstoffgas bei sehr geringem Druck. Die Erdatmosphäre enthält schwerere Elemente (hauptsächlich Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf), die gravitativ an den Planeten gebunden sind.
Nun ist diese gravitative Bindung ja aber nicht "vollkommen". Die Teilchen befinden sich ständig in Bewegung, die Geschwindigkeiten sind statistisch und auch sonst verhalten sich Moleküle ja nicht wie "große Objekte", sondern können beispielsweise Potentialbarrieren auch durchaus mal "durchtunneln". Außerdem gibt es ja den Effekt der Diffusion (der ja auch ein statistischer Effekt ist), der mit der Entropie bzw. dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zu tun hat, und beispielsweise auch bewirkt, dass Brom sich beispielsweise mit Stickstoff "vermischt", obwohl es im Grunde viel schwerer ist.
Es wird also immer mal wieder vorkommen, dass Gasmoleküle die Erde verlassen und in den Weltraum entweichen. Umgekehrt wird Wasserstoff aus der Umgebung auch gravitativ an die Erde gebunden werden. Solange es keinen "Nachschub" an diesen "schweren" Gasmolekülen gibt, würde ich erwarten, dass langsam alle (halbwegs) "flüchtigen" Verbindungen (insbesondere alle Gase) durch Wasserstoff "ersetzt" werden. Warum passiert das nicht? Oder passiert es tatsächlich, ist aber ein viel zu langsamer Vorgang? Wie viel Stickstoff, Sauerstoff, ... "verliert" die Erde etwa pro Jahrtausend und wie viel Wasserstoff "fängt sie ein"? Wird irgendwann kein Leben mehr möglich sein, weil zu viel Sauerstoff durch Wasserstoff ersetzt wurde? Oder wird die Atmosphäre irgendwann "explodieren" durch den Wasserstoff, der in sie eindringt?
2 Antworten
Wasserstoff und Helium sind im Gegensatz zu den schweren Elementen gravitativ so schwach gebunden dass sie in den Weltraum entschwinden. Freigesetztes Helium zb verschwindet mehr oder weniger sofort sonst müsste es einen beträchtlichen Anteil an der Erdathmosphäre haben, Es entsteht ja ständig neu durch Alphazerfall. Bei Wasserstoff geht es noch schneller. Stickstoff, Sauerstoff und die schweren Edelgase dagegen können durch die Schwerkraft gehalten werden. Allerdings sollte uns unser Erdmagnetfeld verlassen bläst der Sonnenwind nach und nach die komplette Athmosphäre weg. Sie würden bis zum Thermination-Shock-Bereich gelangen und sich von da aus durch Diffusion weiterverteilen.
Natürlich, dann passiert das was wir gerade auf dem Mars beobachten ;-) Der war nämlich mal verblüffend erdähnlich. Spätestens wenn die Wärme des Erdkerns verbraucht ist und dieser erstarrt hören die Ströme auf, die das Erdmagnetfeld erzeugen. Allerdings müssen wir und darüber nicht den Kopf zerbrchen, erleben wir nicht ;-)
Spätestens wenn die Wärme des Erdkerns verbraucht ist und dieser erstarrt
Soweit ich weiß, wird der Erdkern nicht nur durch seine thermische Kapazität "warm gehalten", sondern auch durch radioaktiven Zerfall "beheizt". Aber auch dieser "klingt natürlich ab", wenn auch seeehr sehr langsam.
Die radioaktive Zerfallswärme liefert nur einen kleinen Bruchteil. Das Eisen kristallisiert am inneren Kern langsam aus. Dabei wird Kristallisationswärme frei. Kann man ich wie bei einem Taschenwärmer vorstellen.
Die radioaktive Zerfallswärme liefert nur einen kleinen Bruchteil. Das Eisen kristallisiert am inneren Kern langsam aus. Dabei wird Kristallisationswärme frei. Kann man ich wie bei einem Taschenwärmer vorstellen.
Radioaktive Zerfallsprozesse liefern zumindest einen Großteil der Energie, die hier als "Erdwärme" (Geothermie) ankommt, scheinen allerdings hauptsächlich im Mantel stattzufinden und diesen zu "beheizen", nicht so sehr den Kern.
Ich ging einfach davon aus, dass das, was den Mantel heizt, auch das ist, was den Kern heizt. Das war wohl mein Irrtum.
Wenn Wasserstoff aus dem Weltall zur Erde eindringt, wird er wohl ziemlich zügig zu Wasser oxidiert. Da nun Wasser flüssig ist, Sauerstoff und Stickstoff jedoch gasförmig und Wasserstoff, sofern er in geringen Mengen eingefangen wird, gleich zu Wasser oxidiert, kann es wohl kaum passieren, dass sich in der Erdatmosphäre eine zu beträchtliche Menge Knallgas bildet. Wie viel Sauerstoff und Stickstoff die Erdatmosphäre verlassen - es können jedenfalls nicht beträchtliche Mengen sein. Ich glaube, ehe die Erde all ihren Sauerstoff verloren hat, droht uns Gefahr von der Sonne, die anfängt, zum Roten Riesen anzuschwillen (in ca. 5 Mrd. Jahren).
Ich glaube, ehe die Erde all ihren Sauerstoff verloren hat, droht uns Gefahr von der Sonne, die anfängt, zum Roten Riesen anzuschwillen (in ca. 5 Mrd. Jahren).
Alles muss ja nicht sein. Du brauchst mindestens 16 % Vol. O2 bei 1013 hPa (also auf "Meeresniveau"), um bei Bewusstsein zu bleiben. In größerer Höhe (bei geringerem Druck) brauchst Du noch mehr, weil der Partialdruck wichtig ist.
Keine Sorge, ich habe nicht wirklich Angst davor, dass ich morgen nicht mehr aufwachen könnte, weil "die Atmosphäre weg ist". Mich hat einfach nur interessiert, ob es "irgendwann" passieren wird und eventuell auch eine Abschätzung, "wann". Dass es so lange dauern wird, dass es für mich (und für die Menschheit) nicht von Bedeutung sein wird, war mir klar. ;-)
Ist es denn möglich, dass der Erdmagnetismus aufhört?