Czy tektonicznie nieaktywna planeta może zachować długoterminową atmosferę?

Czy planeta może być nieaktywna tektonicznie i nadal zachowywać magnetosferę i chronioną atmosferę? Jak to działa?

Jak inaczej planeta mogłaby zachować gęstą atmosferę podobną do Ziemi przez długi czas?

Uwaga, nie pytam o naukę o Ziemi, ponieważ cóż, pytanie nie dotyczy Ziemi. Miałem nadzieję, że istnieje jakaś teoria astronomiczna dla innych potencjalnych planet nadających się do zamieszkania.

atmosphere magnetic-field earth-like-planet

— EveryBitHelps
źródło

Jaka jest twoja podstawa do stwierdzenia, że aktywna tektonika jest wymagana dla magnetosfery?

— Carl Witthoft,

Wirujący rdzeń wewnętrzny tworzy magnetosferę. Przędzący rdzeń napędza również rdzeń zewnętrzny i „płynną” dynamikę płaszcza, czego skutkiem są uderzenia gorąca i tektonika płyt. Stąd pytanie. Czy to tylko przypadkowe skojarzenie? Czy istnieje związek przyczynowy?

— EveryBitHelps

Czy można bezpiecznie założyć, że gazowi olbrzymy nie mają tektoniki płytowej?

— Ellesedil

Um. Tak? Czy możemy założyć, że to pytanie nie ma na myśli gigantów gazowych? :) dobra uwaga, chociaż tak naprawdę nie jestem pewien.

— EveryBitHelps

Tak, tektonicznie nieaktywna planeta może zachować długoterminową atmosferę.

Nawiązujesz połączenie, że brak płytowej tektoniki na planecie wskazuje na „martwy” rdzeń, a zatem ta planeta nie ma magnetosfery. Jako takie zamierzam zinterpretować twoje pytanie jako: czy planeta bez magnetosfery może zachować atmosferę przez długi czas? Jako dowód oferuję Wenus.

Pole magnetyczne Wenus

Wenus to planeta bez magnetosfery generowanej przez rdzeń. Uważa się, że przyczyną tego jest powolna rotacja Wenus (prawie 243 dni) i brak konwekcji, co pozwala na ruch masowy w rdzeniu. Jak zapewne wiesz, potrzebujesz poruszającego się ładunku, aby pola magnetyczne i rdzeń Wenus po prostu się nie poruszał. Jako taki, widzimy, że Wenus jest planetą martwą tektonicznie - jej powierzchnia ma około 500 milionów lat, podczas gdy powierzchnia Ziemi jest odzyskiwana co 100 milionów lat lub mniej z powodu naszej tektoniki płyt.

Teraz Wenus nie jest całkowicie pozbawiona pola magnetycznego. Jak na ironię, brak magnetosfery pozwala na generowanie pola magnetycznego przez atmosferę. Ponieważ promieniowanie słoneczne mniej więcej bezpośrednio uderza w atmosferę, Wenus ma silną jonosferę. Kiedy w atmosferze porusza się wiele naładowanych cząstek, powstaje pole magnetyczne. Ale ogólnie rzecz biorąc, to pole jest bardzo, bardzo słabe w porównaniu do prawdziwej magnetosfery, jaką mamy na Ziemi.

Znalazłem to źródło, które dużo mówi o tej koncepcji i dlaczego Wenus nie ma magnetosfery. Sprawdź to, aby uzyskać więcej szczegółowych informacji.

Atmosfera Wenus

$\sim93\:\mathrm{atm}$

Krótko mówiąc, odpowiedź brzmi: zalanie wiatrem słonecznym w atmosferze niekoniecznie jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do strat atmosferycznych. Może być, ale nie zawsze. Na przykład Merkury, kolejna planeta ze słabą (ale niezerową) magnetosferą, nie ma atmosfery (jeśli kiedykolwiek miała), ponieważ jest tak blisko Słońca, że wiatr słoneczny prawdopodobnie zdmuchnął tę atmosferę dawno temu. Z drugiej strony Wenus jest wystarczająco daleko, aby wiatr słoneczny po prostu nie mógł pozbawić atmosfery. Tutaj zacytuję bezpośrednio wikipedię (moje podkreślenie).

Brak pola magnetycznego nie determinuje losu atmosfery planety. Na przykład Wenus nie ma silnego pola magnetycznego. Jego bliskość do Słońca zwiększa także prędkość i liczbę cząstek i przypuszczalnie spowodowałaby prawie całkowite usunięcie atmosfery, podobnie jak Marsa. Mimo to atmosfera Wenus jest o dwa rzędy wielkości gęstsza niż na Ziemi. Najnowsze modele wskazują, że odpędzanie przez wiatr słoneczny odpowiada za mniej niż 1/3 całkowitych procesów strat nietermicznych.

Strata atmosferyczna

Jeśli wiatr słoneczny nie jest czynnikiem przyczyniającym się do strat atmosferycznych, co to jest? Odpowiedzią na to jest proces znany jako Ucieczka Jeana . Mówiąc najprościej, aby cząsteczki gazu w atmosferze mogły uciec w kosmos, potrzebują wystarczającej ilości energii, aby wydostać się ze studni grawitacyjnej planety. Niektóre cząstki będą miały tę energię i uciekną w kosmos. Z biegiem czasu atmosfera stopniowo maleje (dzieje się tak również w przypadku Ziemi!).

$10.4\:\mathrm{km/s}$ $11.2\:\mathrm{km/s}$ $\sim97\%$ $\sim44\:\mathrm{amu}$

Odgazowywanie

Jeszcze jeden punkt do dodania do tego. Można argumentować, że być może atmosfera jest / może być ciągle uzupełniana, ale to tutaj nie zadziała, ponieważ zakładamy, że planeta jest martwa tektonicznie. Naprawdę nie można odgazować na planecie bez aktywnej powierzchni.

Wniosek

Istnieje wiele czynników determinujących ucieczkę z atmosfery. Różne planety tracą atmosferę z różnych powodów. Jednak planeta, w odpowiednich warunkach, jest w stanie utrzymać atmosferę przez długi czas, pomimo braku globalnej magnetosfery. Jak możemy zobaczyć z Wenus, warunki są na ogół takie, że planeta powinna być wystarczająco daleko od gwiazdy, jej atmosfera powinna być wystarczająco gęsta i składać się z ciężkich cząstek, a sama planeta powinna być wystarczająco duża, aby mieć zauważalną studnię grawitacyjną. Jeśli wszystkie te warunki zostaną spełnione, planeta może zachować atmosferę bez magnetosfery, aby ją chronić.

— zefir
źródło

Wow, doskonała odpowiedź.

— Sir Cumference,

Z prawdziwą przyjemnością przeczytałem tę odpowiedź.

— okolnost

@ Puppy Nie będę edytować mojej odpowiedzi, ale dodam tutaj, że Mars jest znacznie mniejszy i mniej masywny niż Wenus lub Ziemia, z prędkością ucieczki zaledwie 5 km / s. Oznacza to, że atmosfera może łatwiej uciec przez Jeans Escape. Zauważysz, że większość atmosfery Marsa to CO2, który jest stosunkowo ciężki i dlatego trudniej mu się wydostać. Jeśli kiedyś w atmosferze Marsa istniały lżejsze cząsteczki, dawno już uciekły w kosmos, prawdopodobnie przez ucieczkę Dżinsów i, w mniejszym stopniu, przed falą wiatru słonecznego.

— zephyr

Czy naprawdę możemy uznać Wenus za martwą tektonicznie? Myślałem, że nadal istnieje (dość gwałtowna) aktywność wulkaniczna. Oczywiście nie ma tektoniki płyt, ale nawet na Ziemi jest ona napędzana prawie całkowicie skorupą oceaniczną - której Wenus po prostu nie ma. Przez cały czas na Wenus powstaje nowa skorupa, która po prostu nie zachowuje się tak samo jak Ziemia. Wulkaniczne odgazowywanie wciąż trwa, zasilając atmosferę coraz większą ilością dwutlenku węgla z czasem.

— Luaan,

@Luaan Cytując wikipedię : „Mimo że na Wenus znajduje się ponad 1600 dużych wulkanów, nie wiadomo, że obecnie wybuchają, a większość z nich prawdopodobnie wyginęła”. Ostatnia ważna, aktywna aktywność wulkaniczna na Wenus została prześledzona około 500 milionów lat temu (na podstawie obserwacji kraterowych). Nie twierdzę, że Wenus jest martwa w 100%, ale prawdopodobnie w 98%. Jego powierzchnia jest stara, a istniejące nadal odgazowywanie lub wulkanizm jest minimalny.

— zephyr