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The influence of core size on magnetic field generation in (Exo-)planets
Manfred Gold
Art der Arbeit
Magisterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Maria Gertrude Firneis
DOI
10.25365/thesis.18806
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29641.87623.343860-7
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Planetare Magnetfelder in terrestrischen Planeten wie der Erde entstehen durch Konvektionsbewegungen eines elektrisch leitenden Fluids in einem äußeren Magnetfeld wie dem der Sonne. In der Erde ist das flüssige Eisen im äußeren Kern für diesen Prozess, der als Geodynamo bezeichnet wird, verantwortlich. Seit der Entdeckung zahlreicher extrasolarer Planeten stellt sich die Frage, ob in terrestrischen Exoplaneten mit mehreren Erdmassen, sogenannten Super-Erden, Magnetfelder ebenfalls möglich und wahrscheinlich sind. Durch Verwendung eines Energie- und Entropiebilanzmodelles sowie eines parametrisierten Konvektiosnmodells für den Mantel kann unter Berücksichtigung radioaktiver Elemente im Kern abgeschätzt werden, wie hoch der Wärmefluss über die Kern-Mantel-Grenze in Planeten mit 5 und 10 Erdmassen ist, und was das für einen potentiellen planetaren Dynamo bedeutet. Es stellt sich heraus, dass mit zunehmender planetarer Masse die Bedeutung von adiabatischer Wärmeleitung für den Wärmetransport vom Kern in den Mantel zunimmt, während gleichzeitig konvektiver Wärmetransport abnimmt. Da Konvektion im Kern aber eine Grundvoraussetzung für planetare Dynamos ist, muß davon ausgegangen werden, dass in Super-Erden die Wahrscheinlichkeit für Magnetfelder mit zunehmender Masse abnimmt. Dies hat weiterhin zur Folge, dass die Habitabilität der Oberflächen von Super-Erden in Frage gestellt werden muß.
Abstract
(Englisch)
Planetary magnetic fields of terrestrial planets, like the earth, are generated by convective motions of an electrically conducting fluid in an external magnetic field (like that of the sun). Within the earth, liquid iron in the outer core is responsible for this process, which is called the geodynamo. Since the discovery of numerous extrasolar planets the question arose, whether extrasolar planets with masses several times that of the earth, so-called super-earths, can generate magnetic fields as well and how likely this is. By calculating the energy- and entropy budget of the core, employing a parameterized convection model for the mantle, and allowing for radioactive species in the core, the heat flow across the core-mantle boundary of terrestrial exoplanets with 5 and 10 times the mass of the earth can be calculated, and its impact on the planetary dynamo is determined. It turns out that with increasing planetary mass the relevance of heat conducted down the adiabat from the core to the mantle increases, while at the same time convective heat transport diminishes. Since convection is one of the key requirements for a planetary dynamo to work, the probability for magnetic fields within super-earths is decreasing with increasing planetary mass as a consequence. This means that the habitability at the surfaces of super-earths is at least questionable.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
terrestrial planets terrestrial exoplanets magnetic field dynamo heat flow convection radio nuclides
Schlagwörter
(Deutsch)
terrestrische Planeten terrestrische Exoplaneten Magnetfeld Dynamo Wärmefluss Konvektion Radionuklide
Autor*innen
Manfred Gold
Haupttitel (Englisch)
The influence of core size on magnetic field generation in (Exo-)planets
Paralleltitel (Deutsch)
Der Einfluss der Kerngröße auf (exo-)planetare Magnetfelder
Publikationsjahr
2012
Umfangsangabe
XVI, 270 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Maria Gertrude Firneis
Klassifikation
39 Astronomie > 39.53 Planeten
AC Nummer
AC08956159
Utheses ID
16850
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |