Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben

Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben A Naprendszer földrajza és geológiája kurzus 2009/2010. tavaszi szemeszter, 2. óra, 2010. január 15., ELTE TTK Kereszturi Ákos

Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben • égitest típusok • klasszikus felosztás • lehatárolási problémák, „átmeneti” égitestek • belső szerkezet szerinti felosztás • az égitestek felszíne • regolit takaró • felszínforma típusok • felszínalakító folyamatok • belső / külső erők + nehezen besorolható esetek • légköri gázok • áramlásra képes anyagok • mire jók a felszínformák

Égitest típusok • klasszikus felosztás: • Nap • bolygók (nagybolygók) • holdak • kisbolygók • üstökösmagok • meteorikus szemcsék

Égitest típusok • klasszikus felosztás: • Nap • bolygók (nagybolygók) • holdak • kisbolygók • üstökösmagok • meteorikus szemcsék

Égitest típusok • problematikus esetek: • Plútó és társaik: Kuiper-objektumok • üstökösmagok a kisbolygóövben • kisbolygók az üstökösök térségében • inaktív üstökösmagok kisbolygók? • üstökös aktivitást mutatót kisbolygók • kentaurok: Kuiper-objektumok óriásbolygók között • „átmeneti” holdak • kisbolygók holdjai

Égitest típusok • problematikus esetek: • Plútó és társaik: Kuiper-objektumok • üstökösmagok a kisbolygóövben • kisbolygók az üstökösök térségében • inaktív üstökösmagok kisbolygók? • üstökös aktivitást mutatót kisbolygók • kentaurok: Kuiper-objektumok óriásbolygók között • „átmeneti” holdak • kisbolygók holdjai • „reálisabb” felosztás: • nagybolygók (8 db) • holdjaik – átmenet apró törmelékek felé • apró égitestek – átmenet finom meteorikus anyag felé • jegekben gazdag • jegekben szegény

Égitest típusok - belső szerkezet alaján Naprendszer keletkezése: laza szerkezetű anyag összetapadása a fősíkban

Elsődleges kozmikus kőrakás (pl.Mathilde)

Kissé átalakult, tömörödött (pl. Chiron)

Erősen átalakult, differenciálódott (pl. Mars)

Széttörés, esetleg újra összeállás Másodlagos kozmikus kőrakás (pl. Dacty)

„klasszikus” égitestek, a kurzusban vizsgált égitestek többsége

Égitest típusok - átalakult, differenciálódott égitestek belső szerkezete szilikátos, Föld-típusú összetétel

Ceres Hold Mars Föld

primitív üstökösmag nagyobb KBO-k, TNO-k Callisto Ganymedes Europa (de fpleg szilikát)

ÁTALAKULÁS MÉRTÉKE

primitív kisbolygó

jeges összetételű

Felszín: • belső és külső hatások egyaránt érik • fázishatárok gyakoriak itt • mindezektől érzékeny a környezet • változások jele megmarad a felszínen • messziről is megfigyelhető Felszínalakító folyamatok: • klasszikus felosztás: vulkanikus, tektonikus, jég, víz, szél, lejtős tömegmozgások, mállás-aprózódás • átmenetek: • vízfolyás, kénfolyás, lávafolyás • folyás, kúszás, lassú deformáció • felszín alatti folyadékáramlás, magmatizmus • víz, sóoldat, deliquescence

Regolit • regolit • égitest felszíni, külső hatásra átalakult takarója • földi fogalom szűkebb • talaj (nem) regolit • kozmikus vagy hagyományos eróziótól • regolit jellemzői • megaregolit • km vastagság (Hold szeizmika) • kezdeti nagy becsapódások

Külső eredetű felszínalakulás, klimatikus planetomorfológia, ELTE TTK. Alkalmazott és Környezetföldtani Tanszék, Kereszturi Ákos

Regolit • regolit • égitest felszíni, külső hatásra átalakult takarója • földi fogalom szűkebb • talaj (nem) regolit • kozmikus vagy hagyományos eróziótól • regolit jellemzői • megaregolit • km vastagság (Hold szeizmika) • kezdeti nagy becsapódások • finomszemcsés réteg • cm vastag • por, hó állagú


Regolit • regolit • égitest felszíni, külső hatásra átalakult takarója • földi fogalom szűkebb • talaj (nem) regolit • kozmikus vagy hagyományos eróziótól • regolit jellemzői • megaregolit • km vastagság (Hold szeizmika) • kezdeti nagy becsapódások • finomszemcsés réteg • cm vastag • por, hó állagú • eddig minden meglátogatott égitesten • 1,4 km-es Dactyl: regolit az Idaról? • 0,5 km-es Itokawa: hogy marad meg? csak nagyobb szemcsék?

Itokawa


Regolit • légkör nélkül / légkör alatt képződött regolit • légkör nélkül: kevesebb transzport folyamat, rosszabb hővezetés • légkör alatti: gyorsabb anyagáramlás a regolitban, kémiai kapcsolat a légkörrel, illókkal • Földitől eltérő aprózódási, mállási folyamatok földitől eltérő regolit: • ásvány összetétel / stabilitás változás (Földön instabil anyagok is lehetnek) • csökkent gravitációs térben apró hatások (elektrosztatikus porvándorlás) dominálhatnak • mikrometeorit bombázás • kozmikus sugarak, nap UV kémiai befolyása • Regolit mozgása • átforgatási idő (turnover time)

milliárd

millió

Kozmikus erózió – regolitot képez • becsapódások • mechanikai töredezés szemcse aprózás, laza törmelék létrehozása, megaregolit blokkok képzés, kristályszerkezet átalakítás • rengések tömegmozgások, tömeg átrendeződések • olvadás, újraszilárdulás (nanofázisú vas) • olvadás cementáció • illó összetevők eltávozása kiszáradás • de pl. napszélből H+ + O2 H2O (Hold) is • hőhatás kémiai átalakulás • Nap elektromágneses sugárzása • melegedés/hűlés térfogatváltozás feszültségek • szublimáció „kiszáradás” • kémiai átalakulás • elektrosztatikus porvándorlás • Nap részecskesugárzása + kozmikus sugárzás • részecskék beépülése • kötések felbontása

Kozmikus erózió következményei: • nagy adszorbeáló felület • hővezető képesség csökkentése, hőingadozás tompítása • felszíni jegek amorf szerkezetűvé alakulása • kipárolgó, majd visszahulló vasatomok oxidálódása vörösödés • egyszerű szerves molekulák összekapcsolódása vörös-sötét tholin réteg keletkezése • felszín homogenizálódása • fiatal sugársávos kráterek eltűnése • cementáció (olvadéktól) / szerkezet gyengülése (kiszárítástól)

Felszínforma típusok • felszínforma / problémák: • égitest szilárd külső burkolatán • folyékony, képlékeny burkolaton? • konkrét, jól körülhatárolható alakzat (?) • felosztás problémái (kráter / központi csúcs / tetején gödör) • alakzatok kapcsolata (vulkáni hátság / egy vulkán / lávafolyás / lávabarlang • „stabilan” fennmarad • másodpercekig (pl. hullám a vízen) • órákig • napokig, hetekig (pl. jéghegy) • évekig, évtizedekig • millió, milliárd évekig

Felszínforma típusok • égitestenkénti felosztás: • nem mutat előre (folyamat megértése lenne fontos) • ritkán indokolt, kevés felszínforma jellemző csak 1-1 égitestre • morfológiai felosztás • lineáris (törésvonal, eróziós mélyedés) • körkörös (becsapódásos, vulkanikus, tektonikus, beszakadásos) • kiemelkedő (vulkanikus, tektonikus, becsapódásos) • besüllyedő (tektonikus, vulkanikus, eróziós/szuffóziós, szublimációs) • sík (vulkáni, üledékes feltöltés) • genetikai felosztás • vulkano-tektonikus (törések, gyűrődések, berogyások) • gázáramlás (szél) (dűnék, homokleplek, eróziós barázdák) • folyadékáramlás (víz, metán-etán, kén, egyéb lávák) (medrek, völgyek, üledék felhalmozódások) • plasztikus áramlás (jegek, kőzet-jég keverék, kőzetolvadékok) (medrek, völgyek, üledék felhalmozódások) • problémák: • folyamatok összekapcsolódása: vulkanizmus – plasztikus erózió folyadék erózió Morfológiai / genetikai mátrixot csinálni

Belső / külső erők • klasszikus beosztás: adott energiaforrás „belső” vagy „külső” eredetű • belső: radioaktív bomlás, akkréció, differenciáció, exoterm/endoterm kémiai átalakulások, ohmikus fűtés • külső: napsugárzás, becsapódások, kozmikus sugarak, légköbe hulló por, • problematikus az árapály: • „kívülről” jön, de néha a vulkanizmushoz, tektonikushoz hasonló következménye van, vagy • tengerjárás: víz felszínformálása külső erőkhöz sorolják • keveredés kölcsönhatásoknál: • becsapódás vulkanizmust, tektonikát okoz • vulkáni aktivitás becsapódással kapcsolatban • vulkáni jellegű aktivitás napsugárzással kapcsolatban (Triton, Mars, üstökösmagok) • árapály eredetű tektonikus felszínalakulás • összekapcsolódás nehezen állapítható meg (térben és időben is távoli lehet), pl.: • holdi lávaelöntések a becsapódásos medencék területén (becsapódás kőzetburok vékonyodás (nyomáscsökkenéses beolvadást segíti), repedések létrehozása (magmacsatornaként működhetnek) De fő ok: radioaktív hőfelszabadulás

Felszínalakító hatások – külső erők • külső hatás • közvetlenül • közvetítő „közegen” keresztül: illó szféra (folyékony / gáz) • áramlásra képes anyagok: gáz, folyékony, szilárd, kevert, fluidizált szilárd (törmelékár, zagyár) • áramló közegek munkavégzése • mechanikai erózió (pl. jégár nyomok) • termális erózió (pl. lávacsatornák, Léna áradás, marsi áradások) • hordalék szállítás (pl. kierodált és elszállított anyagok) • üledék felhalmozás (pl. folyóvízi delták) • áramló közegek által kialakított formát befolyásolja • szállítható anyag • nehézségi gyorsulás • szállító közeg sűrűsége, viszkozitása • szállító közeg áramlási sebessége

Légköri gázok és bennük lezajló folyamatok Jellemző

Vénusz

Titan

Föld

Mars

Triton

Io

Europa

Plútó

üstökösö k

légkör összetétele

CO2

N2, CH4

N2, O2

CO2

N2

SO2

H2O

N2 (CO, CH4)

H2O, CO2

felhők

kénsav cseppek

szmog szénhidrogén szemcsék ből

vízjég, vízcsepp

vízjég, széndioxidjég

-

-

-

-

-

csapadékhullás

virga esők: nem érik el a felszínt (kénsav)

metán esők

víz eső, jéghullás, fagyképződés

H2O, CO2 fagyképződés

kifagy ás

kifagyás

kifagyás

kifagyás naptávo lban

elszökés, ritkán a felszínre kifagyás

szélformák a felszínen

albedóalakzat, dűne

dűne

dűne, albedóalakzat


albedó alakzat

-

-

-

-

illók szilárd fázisú „tárolódása” (magma: olvadt kőzetanyagban kötött illó)

kőzetek, magma

kőzetek, magma

kőzetek, magma, magasheg yi és sarki jég

kőzetek, magma, sarki jég

sarki jég

kőze -tek, mag -ma

felszíni jég (kőzetalkotó)




Vénusz

Titan

Föld

Mars

Triton

Io

Europa

Plútó

üstökösö k


CO2

N2, CH4

N2, O2

CO2

N2

SO2

H2O

N2 (CO, CH4)

H2O, CO2

felhők

kénsav cseppek


vízjég, vízcsepp


-

-

-

-

-

csapadékhullás


metán esők



kifagy ás

kifagyás

kifagyás





dűne



albedó alakzat

-

-

-

-


kőzetek, magma

kőzetek, magma



sarki jég

kőze -tek, mag -ma





Vénusz

Titan

Föld

Mars

Triton

Io

Europa

Plútó

üstökösö k


CO2

N2, CH4

N2, O2

CO2

N2

SO2

H2O

N2 (CO, CH4)

H2O, CO2

felhők

kénsav cseppek


vízjég, vízcsepp


-

-

-

-

-

csapadékhullás


metán esők



kifagy ás

kifagyás

kifagyás





dűne



albedó alakzat

-

-

-

-


kőzetek, magma

kőzetek, magma



sarki jég

kőze -tek, mag -ma





Vénusz

Titan

Föld

Mars

Triton

Io

Europa

Plútó

üstökösö k


CO2

N2, CH4

N2, O2

CO2

N2

SO2

H2O

N2 (CO, CH4)

H2O, CO2

felhők

kénsav cseppek


vízjég, vízcsepp


-

-

-

-

-

csapadékhullás


metán esők



kifagy ás

kifagyás

kifagyás





dűne



albedó alakzat

-

-

-

-


kőzetek, magma

kőzetek, magma



sarki jég

kőze -tek, mag -ma




Áramlásra képes anyagok a Naprendszer néhány égitestén Merkúr

Vénusz

Föld

Mars

Io

Europa

Titan

kevés Na, K

H2O, H2SO4 (felhőkben)

H2O (felhő, eső, dér, zúzmara)

H2O, CO2 (felhő és jég)

SO2

nagyon kevés H2O

N2

légköri aeroszol

kénsav cseppek

vízcseppek, vízjég, por

víz- és széndioxidjég, por

hígan folyik a felszínen

sókban gazdag lávák

víz

víz (régen)

egyes kénes lávák

szilikátos láva

szilikátos láva, jég

szilikátos láva, jég

szilikátos és kénes láva

víz, szénhidrogének

sóoldatok?

kicsapódásra képes légköri összetevő

viszkózus, nehezen áramlik a felszínen „talaj” folyadékok

szilikátos láva

metán és etán cseppek, egyéb szerves összetevők metán és etán (tavak, folyók)

vulkáni vízjég, víz és jég keverék

vulkáni vízjég, víz jég keverék

metán, etán, sóoldatok?

Felszínalakító hatások jelentkezésének méretskálája

Mire használhatók a felszínformák? anyag

alak

folyamat

numerik. param.

környezet

összetétel: izotópok, ásványtani, kőzettani

szemcsék mérete, alakja, rétegézés

erózió, akkum., töredezés, olvadás, cementáció

hőmérséklet nyomás, vízgőztartalom, viszkozitás

vulkánkitörés jellege, éghajlat, üledékképző folyamatok

hideg, változó, néha mainál magasabb relatív nedvesség

ferdébb forgástengely, nedvesebb éghajlat

Phoenix, Mars, északi sarkvidék perklorátok, ásványi sók

szemcsék: ? pligonok

mikroszkópikus folyékony vízáramlás

Mire használhatók a felszínformák? Felszínforma

keletkezés jellemzői

paraméterei mire utalnak

mely égitesten jellemző

központos vulkáni kúpok

tartós lokális magmaforrás, egyetlen központi magmacsatorna

magmaforrás térbeli stabilitása

Vénusz, Hold, Mars, Io, Titan

Hasadékvulkánok

törésvonal mentén feltörő magma

megfelelő szilárdságú és vastagságú burok a hosszú törésekhez, tágulásos erőtér

Vénusz, Mars (ősi mágnesezett sávok nyoma), Europa, Ganymedes, Enceladus

lávasíkság

kis viszkozitású, nagy területre szétfolyó lávák

láva viszkozitása, összetétele, kiömlés térfogata

Merkúr, Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Triton

lávacsatornák

keskeny lávafolyás mechanikai és termális eróziója az útja mentén, lávabarlang beszakadása

láva viszkozitása, összetétele

Vénusz, Hold, Mars, Io

omladék, csuszamlással elmozdult anyag

megváltozott konzisztencia és stabilitás, tömegmozgás rétegterhelés változásától

anyag stabilitása, konzisztencia változása

Vénusz, Hold, Mars, Io, Europa, Callisto, Titan

beszakadt üregek

beomlás az anyag gyengülésétől, eltávozástól, változott konzisztenciától

felszín alatti oldás, olvadás, szublimálás

Mars

dűnék

megfelelő méretű és mennyiségű szemcsék, tartós szelek

apró szemcséket létrehozó folyamatok, szélirány, szélerősség, cementáció

Vénusz, Mars, Titan

jardangok, széleróziós vájatok

tartós széltől képződő, áramvonalas mélyedések

szélirány, tartósság, célkőzet erodálhatósága

Mars

folyásnyomok és hálózatuk

folyékony anyag hullása/felszíni megolvadás, lefolyás

folyadék forrása, tér- és időbeli változása, áramlás hozama

Mars, Titan

álló folyadékok partvonalai

partformálás (hullámzás, árapály, törmelék lerakása)

folyadék mennyisége, üledékekből jellemzők

Mars, Titan

gleccservölgyek

mozgó jégár eróziós hatása

jég mennyisége, hőmérsékleti viszonyok

Mars

poligonális, mintás talajok

fagyváltozékonyság, jég térfogatváltozása fagyott állapotban

hőmérsékleti viszonyok, H2O mennyisége

Mars (Triton?)

törmelékkúpok, törmelékszoknyák

törmelék halmozódása lejtős tömegmozgással, áramló közegek révén

aprózódást segítő paraméterek, áramló közegek munkavégzése

Mars, Titan

Égitest- és felszínforma típusok a Naprendszerben

Recommend Documents