Für die meisten von uns ist Staub ein Ärgernis. Etwas, das gereinigt, abgewaschen oder abgewischt werden muss. Aber diese winzigen Partikel, die herumschwimmen und sich auf Oberflächen absetzen, spielen eine wichtige Rolle in einer Vielzahl von Prozessen auf der Erde und im gesamten Sonnensystem.
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Nicht alles, was wir Staub nennen, besteht aus dem gleichen Zeug. Staub in Ihrem Haus besteht im Allgemeinen aus Dingen wie Sand- und Bodenpartikeln, Pollen, Schuppen ote Hautzellen, Tierhaaren, Möbelfasern und Kosmetika. Aber im Weltraum kann sich Staub auf jede Art von feinen Partikeln beziehen, die kleiner sind als ein Sandkorn. Staub ist am häufigsten Gesteinsstücke oder kohlenstoffreiche, rußartige Körner, aber im äußeren Sonnensystem, weit weg von der Wärme der Sonne, ist es auch üblich, auch winzige Eiskörner zu finden. Galaxien, einschließlich unserer Milchstraße, enthalten riesige Wolken aus feinem Staub, die Lichtjahre breit sind – die Zutaten für zukünftige Generationen von Planetensystemen wie dem unseren.
Staubkörner gibt es in einer Reihe von Größen, was sich auf ihre Eigenschaften auswirkt. Partikel können extrem winzig sein, von nur wenigen Dutzend Nanometern /nur Milliardstel Meter breit bis fast einen Millimeter breit. Wie zu erwarten, werden kleinere Staubkörner leichter angehoben und herumgeschoben, sei es durch Wind oder magnetische, elektrische und Gravitationskräfte. Selbst der sanfte Druck des Sonnenlichts reicht aus, um kleinere Staubpartikel im Weltraum zu bewegen. Größere Partikel neigen dazu, schwerer zu sein, und sie setzen sich unter dem Einfluss der Schwerkraft leichter ab. Zum Beispiel können starke Winde auf der Erde große Mengen Staub in die Atmosphäre bringen. Während die kleineren Körner über große Entfernungen transportiert werden können, sinken die schwereren Partikel in der Regel in der Nähe ihrer Quelle wieder auf den Boden. Auf Saturnmond Enceladus sprühen Jets von eisigen Staubpartikeln Hunderte von Meilen von der Oberfläche; die größeren Partikel werden nur wenige Dutzend Meilen (oder Kilometer) hochgestrahlt und fallen zurück auf den Boden, während die feinsten Partikel der Schwerkraft des Mondes entkommen und in die Umlaufbahn um Saturn gehen, um den E-Ring des Planeten zu schaffen.
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Im Allgemeinen ist der Raum zwischen den Planeten ziemlich leer, aber nicht ganz so. Partikel, die von Kometen abgeworfen werden, und geerdete Teile von Asteroiden finden sich im gesamten Sonnensystem. Nehmen Sie ein beliebiges Volumen des Raumes eine halbe Meile /1 Kilometer/ auf einer Seite, und Sie würden durchschnittlich ein paar mikrometergroße Partikel/ körnst die Dicke eines roten Blutkörperchens. Staub im Sonnensystem war in der Vergangenheit viel häufiger vorhanden. Es war eine riesige Menge davon vorhanden, als die Planeten begannen, sich aus der Materialscheibe zu verschmelzen, die die Sonne bildete. Tatsächlich waren Staubpartikel, die sanft zusammenkleben, wahrscheinlich einige der frühesten Samen des Planetenbauprozesses. Aber woher kam ursprünglich all dieser Staub? Ein Teil davon kommt von Sternen wie unserer Sonne, die ihre äußeren Schichten in ihren späteren Jahren abblasen. Aber vieles davon kommt auch von explodierenden Sternen, die riesige Mengen an Staub und Gas in den Weltraum sprengen, wenn sie boomen.
Aus einem bestimmten Blickwinkel
Staub ist aus bestimmten Blickwinkeln leichter zu sehen. Winzige Partikel streuen das Licht, je nachdem, wie groß ihre Körner sind. Größere Partikel neigen dazu, das Licht in die Richtung zurückzustreuen, aus der es kam, während sehr winzige Partikel dazu neigen, das Licht nach vorne zu streuen, mehr oder weniger in die Richtung, in die es bereits ging. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Strukturen wie Planetenringe aus feinsten staubigen Partikeln am besten mit der Sonne gesehen, die sie von hinten beleuchtet. Zum Beispiel wurden Jupiters Ringe erst entdeckt, nachdem das Raumschiff Voyager 1 am Planeten vorbeigefahren war, wo es zurückblicken und sie von der Sonne hinterleuchten sehen konnte. Sie können den gleichen Effekt sehen, wenn Sie bei Sonnenuntergang durch eine staubige Windschutzscheibe schauen; wenn Sie der Sonne zugewandt sind, wird der Staub viel offensichtlicher.
Staubstürme sind auf dem Mars üblich. Lokale Staubstürme treten häufig auf dem Mars auf und wachsen oder verschmelzen gelegentlich zu regionalen Systemen, insbesondere im südlichen Frühling und Sommer, wenn der Mars der Sonne am nächsten ist. In seltenen Fällen erzeugen regionale Stürme einen Staubdunst, der den Planeten umgibt und darunter liegenden Oberflächenmerkmale verdeckt. Einige dieser Ereignisse könnten zu wirklich globalen Stürmen werden, wie einer im Jahr 1971, der das erste Raumschiff begrüßte, das den Mars umkreiste, den Nasa Mariner 9 Mitte 2018 umhüllte ein globaler Staubsturm den Mars, versteckte einen Großteil der Oberfläche des Roten Planeten vor dem Blickfeld und beendete die Misson des überlanglebigen Opportunity Rovers der NASA. Es gab auch globale Staubstürme in den Jahren 1977, 1982, 1994, 2001 und 2007. Staubstürme werden wahrscheinlich zukünftige Astronauten auf dem Roten Planeten vor Herausforderungen stellen. Obwohl die Kraft des Windes auf dem Mars nicht so stark ist wie, könnte Staub, der bei Stürmen auftraf, die Elektronik und Gesundheit sowie die Verfügbarkeit von Sonnenenergie beeinträchtigen
Staub aus der Sahara wird global Die größte und heißeste Wüste der Erde ist durch Staub mit ihrem größten tropischen Regenwald verbunden. Die Sahara-Wüste ist ein fast ununterbrochenes braunes Band aus Sand und Gestrüpp im nördlichen Drittel Afrikas. Der Amazonas-Regenwald ist eine dichte grüne Masse aus feuchtem Dschungel, die den Nordosten Südamerikas bedeckt. Aber nachdem starke Winde über die Sahara fegen, erhebt sich eine staubige Wolke in der Luft, erstreckt sich zwischen den Kontinenten und verbindet die Wüste und den Dschungel.
Diese transkontinentale Reise des Staubs ist wichtig wegen dem, was im Staub ist. Insbesondere der Staub, der aus der Bodélé-Depression im Tschad aufgenommen wurde – einem alten Seebett, in dem Mineralien aus toten Mikroorganismen mit Phosphor beladen sind. Phosphor ist ein essentieller Nährstoff für Pflanzenproteine und Wachstum, von dem der nährstoffarme Amazonas-Regenwald abhängt, um zu gedeihen. Ein NASA-Instrument, das entwickelt wurde, um die Rolle zu untersuchen, die Staub in den Wetter- und Klimasystemen der Erde spielt, wurde am 14. Juli 2022 auf der internatinalen Raumstation gestartet. Das Instrument namens Emit, das für Earth Surface Mineral Dust Source Investigation steht, untersucht das Make-up und die Bewegungen von Staub auf der ganzen Welt
Ringe und Dinge Die Ringe der riesigen Planeten enthalten eine Vielzahl verschiedener staubiger Materialien. Jupiters Ringe bestehen aus feinem Steinstaub. Saturns Ringe sind meist reines Wassereis, mit einer Prise anderer Materialien. (Nebenbemerkung zu Saturns Ringen: Während die meisten Partikel felsengroß sind, gibt es auch viel Feinstaub, und einige der schwächeren Ringe sind meist Staub mit wenigen oder keinen großen Partikeln.) Staub in den Ringen von Uranus und Neptun besteht aus dunklem, Rußigem Material, wahrscheinlich reich an Kohlenstoff. Im Laufe der Zeit wird aufgrund einer Vielzahl von Prozessen Staub aus Ringsystemen entfernt. Zum Beispiel fällt ein Teil des Staubes in die Atmosphäre des Planeten, während einige von den Magnetfeldern des Planeten mitgerissen werden und sich anderer Staub auf den Oberflächen der Monde und anderer Ringpartikel absetzt. Größere Partikel bilden schließlich Neumonde oder werden gemahlen und mit dem einfallenden Material vermischt. Dies bedeutet, dass sich Ringe im Laufe der Zeit stark verändern können, so dass das Verständnis, wie die kleinsten Ringpartikel bewegt werden, Auswirkungen auf die Geschichte, den Ursprung und die Zukunft der Ringe hat.
Mondstaub ist anhaftend und könnte dich krank machen
Staub ist also eine Art Sache auf dem Mond. Als die Apollo-Astronauten den Mond besuchten, stellten sie fest, dass Mondstaub ihre Raumanzüge schnell bedeckte und schwer zu entfernen war. Es war ziemlich abrasiv und verursachte Verschleiß an ihren Raumanzugstoffen, Dichtungen und Frontplatten. Es verstopfte auch Mechanismen wie die Gelenke in den Gliedmaßen des Raumanzugs und störte Befestigungselemente wie Reißverschlüsse und Klettverschlüsse. Die Astronauten stellten auch fest, dass es einen unverwechselbaren, stechenden Geruch hatte, nicht anders als Schießpulver, und es war ein Augen- und Lungenreizmittel.
Viele dieser Eigenschaften lassen sich offenbar durch die Tatsache erklären, dass Mondstaubpartikel ziemlich rau und gezackt sind. Während Staubpartikel auf der Erde vom Wind getrommelt und in glattere Formen gemahlen werden, passiert diese Art von Verwitterung nicht so sehr auf dem Mond. Die Rauheit der Mondstaubkörner macht es ihnen sehr einfach, sich an Oberflächen zu klammern und sie zu zerkratzen. Es bedeutet auch, dass sie nicht die Art von Dingen sind, die Sie einatmen möchten, da ihre gezackten Kanten empfindliches Gewebe in der Lunge schädigen könnten
Staub ist das, was Kometen so hübsch macht. Die meisten Kometen sind im Grunde genommen Klumpen aus Staub, Gestein und Eis. Sie verbringen die meiste Zeit weit weg von der Sonne, draußen in den gekühlten Tiefen des äußeren Sonnensystems, wo sie friedlich ruhen. Aber wenn ihre Umlaufbahnen sie näher an die Sonne bringen – das heißt, ungefähr in der Umlaufbahn des Jupiter – wachen Kometen auf. Als Reaktion auf wärmende Temperaturen beginnen sich die Eise auf und in der Nähe ihrer Oberflächen in Gase zu verwandeln, sich nach außen und weg vom Kometen ausdehnen und stellenweise fokussierte Materialstrahlen erzeugen. Staub wird von diesem sich schnell ausdehnenden Gas mitgerissen und erzeugt eine unscharfe Wolke um den Kern des Kometen, die Koma genannt wird. Ein Teil des Staubs wird auch in einen langen Weg gezogen – den Schwanz des Kometen
Wir sind nicht die Einzigen, die so staubig sind Staub in unserem Sonnensystem wird ständig von Kometen aufgefüllt, die an der Sonne vorbeiflitzen, und gelegentlichen Asteroidenkollisionen, und er wird dank einer Vielzahl von Faktoren wie der Schwerkraft der Planeten und sogar dem Sonnenlichtdruck immer bewegt. Ein Teil davon wird sogar ganz aus unserem Sonnensystem ausgestoßen.
Mit Teleskopen beobachten wir auch staubige Trümmerscheiben um viele andere Sterne herum. Wie in unserem eigenen System sollte sich der Staub in solchen Scheiben im Laufe der Zeit entwickeln, sich auf Planetenoberflächen absetzen oder ausgestoßen werden, und das bedeutet, dass der Staub auch in diesen Sternsystemen aufgefüllt werden muss. Die Untersuchung des Staubs in unserer planetarischen Umgebung kann uns also von anderen Systemen erzählen und umgekehrt. Staubkörner aus anderen Planetensystemen passieren auch unsere Nachbarschaft – einige Raumfahrzeuge haben tatsächlich einige von ihnen erfasst und analysiert – und bieten uns eine greifbare Möglichkeit, Material von anderen Sternen zu studieren.
von Preston Dyches Astronaut /Aus dem Amerikanischen >Übersetzung Brigitte Anne Dohmen |
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