Может ли тектонически неактивная планета сохранять долгосрочную атмосферу?

Может ли планета быть тектонически неактивной и при этом сохранять магнитосферу и защищенную атмосферу? Как это работает?

Как еще планета может сохранять такую ​​плотную атмосферу, как Земля, в течение продолжительных периодов времени?

Заметьте, я не спрашиваю о науке о Земле ЮВ, поскольку, ну, вопрос не о Земле. Я надеялся, что есть какая-то астрономическая теория для других потенциально обитаемых планет.

Да, тектонически неактивная планета может сохранять долгосрочную атмосферу.

Вы устанавливаете связь, что отсутствие тектоники плит на планете указывает на «мертвое» ядро ​​и, следовательно, на этой планете нет магнитосферы. Таким образом, я собираюсь истолковать ваш вопрос так: может ли планета без магнитосферы сохранять атмосферу в течение длительного времени? В качестве доказательства я предлагаю Венера.

Магнитное поле Венеры

Венера - это планета без магнитосферы, созданной ядром. Считается, что причиной этого является медленная скорость вращения Венеры (около 243 дней) и отсутствие конвекции, что делает возможным объемное движение в ядре. Как я уверен, вы знаете, что для создания магнитных полей нужен движущийся заряд, а ядро ​​Венеры просто не движется. Таким образом, мы видим, что Венера является тектонически мертвой планетой - ее поверхности примерно 500 миллионов лет, в то время как поверхность Земли перерабатывается каждые 100 миллионов лет или меньше из-за нашей тектоники плит.

Теперь Венера не совсем лишена магнитного поля. По иронии судьбы, отсутствие магнитосферы позволяет генерировать магнитное поле в атмосфере. Поскольку солнечная радиация более или менее прямо попадает в атмосферу, у Венеры сильная ионосфера. Когда вы получаете много заряженных частиц, движущихся в атмосфере, вы получаете магнитное поле. Но в целом это поле очень и очень слабое по сравнению с настоящей магнитосферой, такой как у нас на Земле.

Я нашел этот источник, который много говорит об этой концепции и почему у Венеры нет магнитосферы. Проверьте это, чтобы получить намного больше деталей.

Атмосфера Венеры

$\sim93\:\mathrm{atm}$

Короче говоря, ответ заключается в том, что затопление солнечного ветра в атмосфере не обязательно является основным фактором, способствующим потерям в атмосфере. Это может быть, но не всегда. Например, Меркурий, другая планета со слабой (но ненулевой) магнитосферой, не имеет атмосферы (если вообще когда-либо существовала), потому что она настолько близка к Солнцу, что солнечный ветер, вероятно, давно задул эту атмосферу. Венера, с другой стороны, достаточно далеко, чтобы солнечный ветер просто не мог лишить атмосферу. Здесь я собираюсь процитировать прямо википедию (выделение мое).

Отсутствие магнитного поля не определяет судьбу атмосферы планеты. Венера, например, не имеет мощного магнитного поля. Его близкая близость к Солнцу также увеличивает скорость и количество частиц и, вероятно, приведет к тому, что атмосфера будет полностью очищена, как и Марс. Несмотря на это, атмосфера Венеры на два порядка плотнее земной. Недавние модели показывают, что на удаление солнечного ветра приходится менее 1/3 всех нетепловых потерь.

Атмосферная потеря

Если солнечный ветер не является фактором, способствующим атмосферным потерям, то что? Ответ на это - процесс, известный как Побег Джин . Проще говоря, для того, чтобы частицы газа в атмосфере могли улететь в космос, им нужно достаточно энергии, чтобы хорошо вылезти из гравитации планеты. Некоторые частицы будут обладать этой энергией и, таким образом, уходят в космос Со временем атмосфера истекает понемногу (это происходит и для Земли!).

Факторами, влияющими на скорость, с которой планета теряет свою атмосферу, являются такие вещи, как масса и радиус планеты, а также масса атмосферных частиц. Давайте посмотрим на Венеру. Он сравним по массе и размеру с Землей и поэтому имеет достаточно заметную гравитацию. Чтобы что-то ускользнуть от Венеры, оно должно двигаться со скоростью (по сравнению с Земли ). Но, по крайней мере для Венеры, важным фактором является то, что атомы и молекулы в ее атмосфере тяжелые. Это почти полностью ( ) углекислый газ, который имеет массу . Это означает, что шансы такой массивной частицы получить энергию, чтобы убежать, довольно малы.$10.4\:\mathrm{km/s}$ ∼ 97 % ∼ $11.2\:\mathrm{km/s}$$\sim97\%$$\sim44\:\mathrm{amu}$

Из-газообразования

Еще один момент, чтобы добавить к этому. Кто-то может возразить, что, возможно, атмосферу можно / можно постоянно пополнять, но это не сработает, потому что мы предполагаем, что планета тектонически мертва. Вы не можете получить газ на планете без активной поверхности.

Вывод

Есть много факторов, которые определяют выброс в атмосферу. Различные планеты потеряют свою атмосферу по разным причинам. Тем не менее, для планеты вполне возможно при надлежащих условиях поддерживать долгосрочную атмосферу, несмотря на отсутствие глобальной магнитосферы. Как мы видим из Венеры, условия, как правило, состоят в том, что планета должна быть достаточно далеко от звезды, ее атмосфера должна быть достаточно плотной и состоять из тяжелых частиц, а сама планета должна быть достаточно большой, чтобы иметь заметную гравитационную скважину. Если все эти условия соблюдены, планета может сохранить атмосферу, не имея магнитосферы для ее защиты.