Hvornår løber Jorden tør for atmosfære?

Vores læser Allan Pinnerup har læst vores artikel om, hvorvidt Jorden tager på i vægt.

I den har han blandt andet læst, at solvinden tager 100.000 ton af Jordens atmosfære med sig om året.

Allan erkender, at Jorden har meget atmosfære at give af, men han spekulerer alligevel på, om vi en dag kommer til at løbe tør for atmosfære.

Derfor har han kastet sig over tastaturet og skrevet ind til Spørg Videnskaben.

»For den mere bekymrede type kunne dette jo lyde ildevarslende og rejser et par ubehagelige spørgsmål. Hvornår skal vi kravle rundt på alle fire for at kunne trække vejret her på Jorden, og hvornår er det endegyldigt slut med atmosfæren?« skriver Allan i sin mail til os.

Ingen fare for at miste atmosfæren - foreløbigt

For at kunne svare fyldestgørende på Allans spørgsmål har vi taget fat i to forskere, der ved noget om sagen.

Tina Christensen er ph.d. og klimakonsulent ved Danmarks Meteorologiske Institut, mens Christoffer Karoff er rumforsker og lektor ved Institut for Fysik og Astronomi ved Aarhus Universitet.

Begge forskere mener ikke, at Allan har noget at bekymre sig om.

»Det atmosfære, som forsvinder, er så ufatteligt lidt, at det slet ikke har nogen betydning. Desuden forsvinder kun meget lette partikler som brint, mens ilt bliver holdt godt fast af Jordens tyngdekraft og bliver beskyttet af Jordens magnetfelt,« siger Tina Christensen.

Christoffer Karoff vurderer, at fortiden bør være vidnesbyrd for, at vi kan være rimeligt sikre på, at vores atmosfære ikke forsvinder foreløbigt.

»Det faktum, at vi stadig har en atmosfære, gør, at vi kan være ret sikre på, at vi også kommer til at have en atmosfære i lang tid fremover. De faktorer, som langsomt fjerner dele af atmosfæren, var meget kraftigere for tre til fire milliarder år siden, så hvis atmosfæren har overlevet det, kommer der nok ikke til at ske noget med den nu,« beroliger han.

\ Læs mere

Troede man virkelig, Jorden var flad?

Solvind og sollys fjerner atmosfære

Allans spørgsmål er altså hermed besvaret. Men hvis du vil forstå Allans bekymring nærmere, kan du med fordel læse videre.

Det er nemlig interessant at dykke lidt ned i, hvad der overhovedet gør, at Jorden mister atmosfære.

Ifølge Christoffer Karoff skyldes det primært to effekter: Solvinden og lys fra Solen.

Solvinden er en 'vind' af elektrisk ladede partikler, som Solen sender i retning af Jorden. Når solvinden rammer Jorden, støder de elektrisk ladede partikler ind i andre partikler i atmosfærens yderste lag, eksempelvis brint, og flår dem med sig på deres færd ud i rummet.

Det samme gælder fotoner i sollyset, som på samme måde rammer brintpartikler og tager dem med sig.

Partikel for partikel forsvinder atmosfære, hvilket bliver til 100.000 ton om året.

Men selvom 100.000 ton om året måske lyder anseeligt, er det ifølge Tina Christensen forsvindende lidt.

»Det er meget små mængder i forhold til atmosfærens samlede masse. Desuden sker det kun i atmosfærens yderste lag, hvor den er meget tynd. Det er kun småting, der findes derude, og det har ingen reel betydning,« siger hun.

\ Læs mere

Hvorfor er Jorden ikke firkantet?

Tyngdekraften beskytter atmosfæren

Der forsvinder altså kun meget små mængder af atmosfæren, og samtidig forsvinder der næsten udelukkende brint, da det er den letteste af gasarterne.

Gasarter som CO₂, kvælstof og ilt er ifølge begge forskere alt for tunge til, at solvinden eller lyset fra solen kan tage dem med sig, og det er trods alt de vigtigste, når vi tænker på den atmosfære, som vi lever i her tæt på Jordens overflade.

Her hjælper Jordens tyngdekraft med til, at vi ikke mister atmosfæren.

Jordens magnetfelt beskytter også

En anden faktor beskytter også de tungere gasarter fra at forsvinde med solvinden ud i universet, og det er Jordens meget stærke magnetfelt, som beskytter vores atmosfære mod specielt de ladede partikler fra solvinden.

Magnetfeltet er, som navnet antyder, magnetisk og sørger for at omdirigere de ladede partikler fra Solen, så de ikke brager lige ind i Jorden eller vores atmosfære.

Var Jordens magnetfelt svagere, havde solvinden derimod haft meget lettere ved at bombardere vores atmosfære, og så havde den haft lettere ved også at tage de tungere gasarter med sig.

\ Læs mere

Jordens magnetfelt ændrer sig lynhurtigt

Mars har ingen atmosfære

For at få et overblik over, hvordan det kunne have set ud, hvis Jorden ikke havde dette stærke magnetfelt, kan man kigge på Mars.

Mars har et meget svagere magnetfelt end Jorden, og på den røde planet er atmosfæren da også for længst skrællet væk af solvinden.

»Mars har netop oplevet det, som jeres læser foreslår. Den har næsten ikke noget at det magnetfelt, som er så godt til at beskytte mod elektrisk ladede partikler, og derfor er atmosfæren væk,« fortæller Christoffer Karoff.

\ Læs mere

NASA: Solstorme kan have blæst atmosfæren væk fra Mars

Venus’ atmosfære 100 gange tykkere end Jordens

Kigger man i den anden ende af spektret, kan man kaste et blik på Venus. I modsætning til Mars har Venus en meget massiv atmosfære, der er 100 gange tykkere end Jordens atmosfære.

Venus' massive atmosfære kan ifølge Christoffer Karoff bedst forklares ved, at den består af 96 procent CO2, som er meget tungere end både brint, ilt, kvælstof og de andre af atmosfærens gasarter.

Derfor kan planetens tyngdekraft holde godt fast på dem, og solvinden kan ikke tage atmosfæren med sig.

Til sammenligning har vi på Jorden omkring 0,4 promille CO₂ i atmosfæren, mens der i udåndingsluft er 4 procent CO₂.

CO₂ kan i modsætning til vanddamp heller ikke splittes ad og blive til brint, så Venus' atmosfære kan modstå rigtig mange tæsk.

»Venus er nok det værste sted, man kan forestille sig at leve. Det er en planet, som er badet i syreregn, fordi den har haft en drivhusgaseffekt, som er løbet løbsk. Derfor er en relativt stor del af planetens kulstof at finde i atmosfæren som CO₂, hvor vi for eksempel på Jorden har en meget mindre del af vores CO₂ i atmosfæren og en meget større del bundet i fast stof på jordoverfladen,« siger Christoffer Karoff.

\ Læs mere

Var der liv på Venus?

Atmosfæren ændrer sig om en halv milliard år

Betyder det så, at Jordens atmosfære, som vi kender den i dag, er sikret på ubestemt tid?

Nej, det betyder det ifølge Christoffer Karoff ikke, og problemet er Solen.

Går vi en halv milliard år ud i fremtiden, stiger Solens lysstyrke, og når den gør det, begynder Jorden at blive opvarmet.

Om en halv milliard år vil havene være varmet så meget op, at de begynder at fordampe, og så har vi balladen.

Når atmosfæren bliver mættet med vanddamp, kan solens stråler splitte vandmolekylerne i ilt og brint, og brinten kan solvinden tage med sig.

På det tidspunkt vil der altså forsvinde mere af atmosfæren, end der gør nu, og med en fundamental ændring i atmosfærens sammensætning kan det være, at Jorden ikke er så rart et sted at leve til den tid.

»Men før det sker, ser jeg ingen grund til, at vi skal være bekymrede,« siger Christoffer Karoff.

Indholdet af CO2 i atmosfæren stiger

Jorden kommer altså, langt ude i fremtiden, til at have en eller anden form for anden type atmosfære, og faktisk er der større 'chancer' for, at Jorden kommer til at ligne Venus, end at den kommer til at ligne Mars.

Og selvom der er lang tid til det spekulative scenarie måske indtræffer, sker der allerede i dag nogle påvirkninger af atmosfæren.

Indholdet af CO₂ i atmosfæren stiger netop nu og er ifølge Tina Christensen steget med omkring 30 procent fra 0,3 promille til 0,4 promille de seneste 100 år.

»Det er den klart største påvirkning af atmosfærens processer, som også er meget større, end hvad solvinden kan gøre af skade ved at fjerne en smule brint,« forklarer hun.

Der er selvfølgelig langt til 96 procent, men jo mere CO₂ atmosfæren indeholder, des varmere bliver Jorden, og det kan igen ændre på sammensætningen af atmosfæren.

Mange faktorer spiller ind på atmosfæren

Samtidig spiller eksempelvis geologiske og pladetektoniske kræfter ind på Jordens atmosfære, men disse processer har forskere end ikke det fulde overblik over.

»Der er mange faktorer i spil, som har en indflydelse på den lange bane. Solen, Månen, Jorden, magnetfeltet, solvinden og så videre spiller alle en rolle, som på sigt kan ændre markant på atmosfæren, men på den korte bane ser det hele ret stabilt ud,« siger Christoffer Karoff.

Christoffer Karoff tror heller ikke, at Jorden kommer til at ligne Venus på den lange bane. En meget væsentlig forskel er, at Jorden har pladetektonik, som har en indflydelse på atmosfæren, og det har Venus ikke.

\ Læs mere

Store opdagelser: Pladetektonik - den dynamiske Jord

Tak for spørgsmålet!

Vi håber, at Allan har fået et svar, som han kunne bruge til noget, og om ikke andet er blevet en smule beroliget af forskernes svar.

Vi takker i hvert fald for spørgsmålet og kvitterer med en af vores flotte Spørg Videnskaben-T-shirts.

Vi takker også Christoffer Karoff og Tina Christensen for at hjælpe med gode svar.

Du er som altid velkommen til at sende spørgsmål ind til os på sv@videnkab.dk, så skal vi se, om vi kan finde et videnskabeligt svar til dig.