Er der metangas på Neptun? – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Er der metangas på Nep...

03. maj 2008

Er der metangas på Neptun?

Hej NBI
Jeg er med til at svare på spørgsmål fra børn indsendt til http://www.spoergolivia.dk/

Håber at I kan hjælpe med at finde svar på et spørgsmål, som Jonathan har sendt til Spørg Olivia.

Spørgsmålet lyder:
Hvordan kan der være metangas på Neptun, hvis der ikke er levende organismer? 

Jeg vil bede jer undlade at skrive Spørg Olivia eller Aabenraa Bibliotek i svaret.  

På forhånd tak
B F M

Neptun er den 8 planet målt fra solen (i dag den yderste), og den kan ikke ses uden kikkert. Det er en af de planeter, som vi kender opdagelsesdatoen for, det er 23/9 1846.

Den blev fundet, fordi man kunne se uregelmæssigheder i Uranus bane, og man beregnede så, hvor man skulle lede efter en ny planet, og fandt den. Den blev besøgt af Voyager 2 d 25/8 1989 (i forbifarten).

Vi kender i dag 11 måner omkring Neptun, den første Triton blev opdaget kort efter selve planeten. Hver 240 år bevæger det yderste større legeme i solsystemet, Pluto, sig i øvrigt indenfor Neptuns bane i ca. 20 år. Neptun har en radius omkring 24 700 km eller knap 4 gange jordens.

Neptuns masse er ca. 17,2 gange jordens

Jordens densitet er i gennemsnit ca. 5 500 kg/m3, Neptuns er tilsvarende ca. 1 760 kg/m3, den har altså meget mindre middeldensitet (massefylde) end jorden, forskellen er mere end 3 gange. Tyngdeaccelerationen er ca. 1,14 gange jordens. Den drejer rundt om sig selv noget hurtigere end jorden, på ca. 0,67 døgn.

Voyager 2

Middelafstanden fra solen er 30,11 gange jordens afstand eller 4,504*109 km, jordens afstand er 149,6*106 km. Det betyder at når Neptun er nærmest er afstanden ca. 4,35*109 km, 4 milliarder km, så det er begrænset, hvad man har kunnet se af strukturer, før rumfarten begyndte og store moderne teleskoper blev bygget.  Omløbstiden (den såkaldt sideriske omløbstid) om solen er 163,7 år.

Ud fra de kendte oplysninger vurderes det, at Neptun i hovedsagen består af hydrogen (brint), helium, vand og silikater (stenarter og nok også jern og nikkel). Der er også målt spor af karbonmonoxid (kulilte) og hydrogencyanid. Neptun har ikke som jorden en veldefineret overflade. Den er dækket af et tykt skylag som er i kraftig bevægelse. Der er registreret vindhastigheder mere end 1100 km/h.  Det yderste skylag består for en stor del af frosset metan (temperaturen af de høje skyer er ca. -218 ⁰C = 55 K).

Længere nede er der nogen mørke skyer, som menes at bestå af hydrogensulfid. Der er også fundet ammonium i atmosfæren. Den har antageligt øverst et lag af kraftigt sammentrykkede gasser, dybere nede går gasserne over i et flydende lag, som omgiver den centrale planetkerne, som består af klippestykker og is.  I den væskeformige del antages det, at temperaturen er fra 2 - 5000 K, Neptun er omgivet af mindst 3 ringe, men meget svagere at iagttage end Saturns. Metan har en kraftig absorption i den røde og infrarøde del af spekteret, og det er det der giver anledning til den blålige farve Neptun ses med.

Stoffer som metan, carbonmonoxid (kulilte) og carbondioxid (kulsyre) forekommer, hvor der er liv, men det kan forekomme andre steder, hvor der ikke er liv f.eks. omkring vulkansk virksomhed. Der kommer enorme mængder af kuldioxid op af f.eks. dem midtatlantiske revne (sammenstødet imellem to kontinentalplader, ca. 4000 km lang i alt, det indgår ikke i CO2 aftalerne, men det kan meget vel være mere end vi producerer).

Solen og planeterne blev dannet ud af en stor roterende støv og gas-sky, man kalder Solnebulosen for ca. 4,5 milliarder år siden. Den indeholdt alle de stoffer, som solen og planeterne er opbygget af. Det er til dels støv fra rummet, men også rester af gamle stjerner. Alle stoffer med højere grundstofnummer end jern (som er 26), dannes ikke i normale sole kun under supernovaeksplosioner, og da vi har dem her på jorden, er de resterne af en sådan eksplosion et eller andet sted i vort nære univers i en fjern fortid før solsystemet blev dannet.

Metan (carbondioxid, carbonmonoxid, ammoniak, hydrogencyanid) kan dannes på andre måder end liv. Kemien fungerer helt anderledes i rummet ved lave tryk, end den kemi vi normalt kender, det gælder også i næsten iltfrie atmosfærer.

I stjerneatmosfærer vil næsten alt kulstof være bundet i CO (carbonmonoxid), og den resterende ilt vil være bundet i f.eks. kendte stoffer som TiO (Titanoxid), SiO (silisiumoxid). De kemiske ligevægtsmodeller viser, at metan (CH4) er et ret almindeligt stof under disse forhold, i modsætning til vor iltholdige jord med højt gastryk, hvor den i hovedsagen stammer fra liv. Så i ligevægten i Solnebulosen var metan en almindeligt forekommende gas i ligevægt med en række andre gasser. Vands rolle her er, at det kondenserer ved langt lavere temperatur end metanen, og har bundet ilten, så reaktionerne i gassen har været omkring stofferne kul og brint (brint er 70 % af massen)

Det fundne metan kan altså i rummet ikke bruges som et argument for, at der er liv af typer, vi kender her fra jorden. Det kan kuldioxid heller ikke. De kemiske forhold i rummet giver helt andre reaktioner.

Med venlig hilsen
Uffe Graae Jørgensen, lektor

Malte Olsen