(2) Fragen zur Entstehung und den Grundprozessen des Lebens

(1)

Fragen zur Entstehung und den

Grundprozessen des Lebens

www.icbm.de/pmbio

(2)

Erdgeschichte

Erdalter

Erdalter

a) Bibel(additive Methode)

Nach: James Ussher, *1581 in Dublin, Anglikanischer Bischof Adams Geburtstag am 23. Oktober 4004 v.Chr

=> Beginn der Schöpfung am 18. Oktober 4004 v. Chr.

Fossilien als Beweis für die Sintflut

Newton (1643 –1727) nahm an: 6030 Jahre

Erdgeschichte

b) Salzgehalt der Ozeane(Dreisatz) Joly ≈1890: Erdalter 90 Mio. Jahre

Annahme: Salz wird von Kontinenten abgeschwämmt, H₂O verdunstet

Aber: Bei Eintrocknung 40 m dicke Kruste, Ionen-Zusammensetzung

(2)

Erdalter

Erdalter (2)

c) Abkühlung der Erde(Dreisatz)

Kelvin et al. ≈1890: 20 - 40 Mio. Jahre

(vor Entdeckung der Radioaktivität, die Wärme produziert)

d) Sedimentmächtigkeit(Dreisatz) Div. Geologen 1860 - 1909:

3 - 1584 Mio. Jahre

(vor Wegener 1912, Plattentektonik)

Mittelmeersedimente, bis 200 000 Jahre alt

Erdalter

Erdalter (3)

Hubble 1929: Rotverschiebung, Doppler-Effekt => Expansion des Weltalls; je weiter Galaxien entfernt, desto schneller entfernen sie sich (vgl. Rosinen im Hefeteig)

Die entferntesten Galaxien: 13 000 Mio. Lichtjahre

Hintergrundstrahlung(2.7 K = -270°C) als Rest der Sternbildung

(3)

Zerfall radioaktiver Elemente als Chronometer

Alte Sterne

Erdalter (4)

Nach 10 Halbwertzeiten ist nur noch

¹

/

₁₀₂₄

des Isotops vorhanden....

Radiocarbon-Methode

Radiologische Uhren

1950

Demnächst werden wir wichtige Hiniweise aus

stabilen Kohlenstoff-Isotopen erhalten!

(4)

Radiologische Uhren

Beispiel:

Isotop A eines Elements sei stabil (z.B. ¹²C), Isotop B zerfalle mit einer Halbwertszeit von 5700 Jahren (z.B. ¹⁴C)

Bei der Bildung des Stoffes sei das Verhältnis A/B bekannterweise 10 000.

In einer untersuchten Probe sei es 40 000.

Dann ist die Probe zwei Halbwertszeiten, also 11 400 Jahre alt.

Die genauen Methode erfordern

komplizierte Berechnungen (Logarithmen).

Big bang

(5)

Spiralnebel – etwa unserer Milchstraße entsprechend

Unsere Galaxis

Unsere Galaxis (Milchstraße) ≈12 Ga,

≈47 Millarden Sterne

Sonnensysytemam Rand, rel. jung,

≈5 Ga

Zentrum der Galaxis: 25 000 Lichtjahre

Sonne dreht sich um Zentrum der Galaxis in 220 Mio. Jahren

Die nächste Sterne:

Alpha Centauri, 4.5 Lichtjahre Sirius 8.7 Lichtjahre entfernt

Sternexplosion

Bemerken Sie den Denkfehler?

(6)

Black Hole

Unser schwarzes Loch

Sonne

Sonne im Vergleich zur Erde

Radius 109 Oberfläche 11 918 Rauminhalt 1 301 000 Masse 332 270

Dichte 0.255 (H₂, He, Erde 5.5 g/cm³) Masse-Beschleunigung 27.9

Sonne

Temperatur 5700 K (Erde 283 K)

Corona (dünne ionisierte Gasschicht) 2.6 Mio. K Strahlung (Kernfusion) 3.8 * 10²⁶W

Strahlung auf Erde 1.7 * 10¹⁷W => 1368 W/m²(Solarkonstante) (z. Vgl. Wärmefluss aus Erde 0.06 W/m²)

(7)

Planeten im Sonnensystem

Planeten

Planetenbahnen

Planeten

(8)

Ein neuer Planet?

Quaoar

Planeten

Physikalische Eigenschaften unserer Planeten

(Nachtrag zur 2. VL)

(9)

Gasplaneten

Gasplaneten chemisch

Planeten

Entstehung der terrestrischen Planeten

Gas-Staub-Wolke →Gravitation →Verdichtung →Erhitzung → thermonukleare Reaktionen →Protosonne →Supernova → Abkühlung →Staubpartikel aus Metallen →Protoerde → Gravitation, Meteoriten, Kometen → Erhitzung (1000 - 10 000 K)

→Verlust der Atmosphäre

→Geologische Entwicklung: Fe, Ni flüssig im Innern, Mantel:

Silikate Gravitative Differenzierung, Konvektion, Plattentektonik, Lithosphärenplatten (120 km dick, Wanderung einige cm/a) → Mittelozeanische Rücken, Erdbeben, Vulkane ...

sog. terrestrische Planetenaus Gestein: Mars, Erde (Mond), Venus, Merkur

Wasser auf Mars (Eis, Flußtäler) und Venus (Dampf) Mondgestein 4.7 Ga

Erdgestein ≈4.0 Ga

Meteoriten-Zusammensetzung ≈ursprüngliche Erde- Zusammensetzung

(10)

Erdalter

Erdinneres

(11)

Erde chemisch

Chemische Zusammensetzung der Erde

Meteorit

Am

Anfang

ging es

heiß her...

(12)

Meteorit

angelsächsisch für Milliarden!

Mond

Erdmond

Narben aus der

frühen Geschichte

(13)

Plattentektonik

Heiße submarine Hydrothermalquellen

(14)

Erdkruste

Ozeanische und kontinentale Kruste

Ozeanische Kruste ist schwerer als kontinentale.

Pangäa

Noch vor nur 200 Mio. Jahren bildeten die Kontinenten einen zusammenhängenden Komplex Pangäa.

(15)

Frühe Erd-Atmosphäre

• Ur-Atmosphäre entwichen

• Sekundäratmosphäre dünn: CO

₂

, N

₂

, NH

₃

, H

₂

O, wenig H

₂

, CH

₄

, H

₂

S

• Abkühlung -> H

₂

O flüssig -> gelöstes CO

₂

, NH

₃

, H

₂

S, H

₂

O und CO

₂

als "Treibhausgase"

• O

₂

nur in Spuren (< 1

⁰

/

₀₀

der heutige Konz.) durch UV-Spaltung von H

₂

O, fehlender UV- Filter Ozon

Atmosphäre