AARDATMOSFEER VERLOOR WEINIG MASSA DOOR ZONNEWIND

De aarde verliest veel minder atmosferische zuurstof dan tot nu toe werd aangenomen. Het optredende verlies wordt vooral veroorzaakt door de zonnewind, een mengsel van door de zon uitgestoten protonen, elektronen en alfadeeltjes (kernen van helium-atomen). Omdat de aarde relatief dicht bij de zon staat, is de zonnewind verhoudingsgewijs sterk. Dat leidt ertoe dat de aarde (net als kometen) een soort staart heeft die steeds van de zon af is gericht. Deze bestaat vooral uit gassen uit de atmosfeer die langzaam aan de aantrekkingskracht van de aarde ontsnappen. Dit is een `eeuwig' proces, en tot nu toe werd aangenomen dat de aarde in de loop van de geschiedenis een grote hoeveelheid gassen, inclusief zuurstof, is kwijtgeraakt. Dat de atmosfeer daarbij niet geleidelijk `op' is geraakt, is te verklaren uit de voortgaande uitstoot van gassen die uit het inwendige van de aarde afkomstig zijn.

Lang is aangenomen dat de aarde omstreeks 3 kg atmosfeer per seconde als gevolg van de zonnewind verliest. Japanse en Amerikaanse onderzoekers die gebruikmaakten van meetapparatuur in ruimtevaartuigen kwamen uit op minder dan 1 kg (Science, 9 maart). In de geschiedenis van de aarde is waarschijnlijk zo'n 18% van de huidige hoeveelheid materie in de atmosfeer op deze wijze verdwenen, voor zuurstof alleen is dat zo'n 2%. Het zal nog zo'n 50 miljard jaar duren om zo de volledige aardatmosfeer op te souperen. Dat het verlies zoveel minder is dan werd gedacht, is volgens de onderzoekers een gevolg van het relatief sterke magnetische veld van de aarde, waardoor de deeltjes van de zonnewind worden afgebogen en relatief weinig atmosferische gassen wegduwen.

Interessant is dat het verlies van de atmosferische gassen, waarin behalve zuurstof en stikstof ook veel waterdamp aanwezig is, sterk afhankelijk blijkt van het aardmagnetisch veld (en daarnaast uiteraard van de aantrekkingskracht en de sterkte van de zonnewind). Dat maakt het volgens een commentaar van Rickard Lundin in hetzelfde nummer van Science mogelijk om het verlies in de loop der tijd van bijvoorbeeld Mars te berekenen. Die planeet verliest ongeveer 1 kg per seconde. Daaruit valt te reconstrueren (nu we weten dat er op Mars water heeft gestaan) dat er zo'n 4 miljard jaar geleden een gemiddelde waterdiepte moet zijn geweest van enkele meters. Omdat vroeger de verdamping sneller ging is er zelfs waarschijnlijk in de loop der tijd veel meer waterdamp met de zonnewind afgevoerd.