¿Puede un planeta tectónicamente inactivo retener una atmósfera a largo plazo?

¿Puede un planeta estar tectónicamente inactivo y aún retener una magnetosfera y una atmósfera protegida? ¿Cómo funciona?

¿De qué otra forma podría un planeta retener una atmósfera espesa como la Tierra durante largos períodos de tiempo?

Tenga en cuenta que no estoy preguntando sobre la ciencia de la Tierra SE ya que, bueno, la pregunta no es sobre la Tierra. Esperaba que hubiera algún tipo de teoría astronómica para otros planetas habitables potenciales.

Sí, un planeta tectónicamente inactivo puede retener una atmósfera a largo plazo.

Hace la conexión de que la falta de tectónica de placas en un planeta indica un núcleo "muerto" y, por lo tanto, dicho planeta no tiene magnetosfera. Como tal, voy a interpretar su pregunta como, ¿puede un planeta sin una magnetosfera retener una atmósfera a largo plazo? Como prueba, ofrezco Venus.

Campo magnético de Venus

Venus es un planeta sin una magnetosfera generada por un núcleo. Se cree que la causa de esto es la velocidad de rotación lenta de Venus (de casi 243 días) y la falta de convección, lo que permite un movimiento masivo en el núcleo. Como estoy seguro de que sabe, necesita una carga en movimiento para crear campos magnéticos y el núcleo de Venus simplemente no se mueve. Como tal, vemos que Venus es un planeta tectónicamente muerto: su superficie tiene aproximadamente 500 millones de años, mientras que la superficie de la Tierra se recicla cada 100 millones de años o menos debido a nuestra tectónica de placas.

Ahora, Venus no está completamente desprovisto de un campo magnético. Irónicamente, su falta de una magnetosfera permite la generación de un campo magnético por su atmósfera. Debido a que la radiación del Sol está golpeando más o menos directamente a la atmósfera, Venus tiene una ionosfera fuerte. Cuando obtienes muchas partículas cargadas moviéndose en una atmósfera, obtienes un campo magnético. Pero en general, este campo es muy, muy débil en comparación con una verdadera magnetosfera como la que tenemos en la Tierra.

Encontré esta fuente que habla mucho sobre este concepto y por qué Venus no tiene una magnetosfera. Compruébalo para obtener muchos más detalles en profundidad.

Atmósfera de Venus

Entonces, Venus no tiene una magnetosfera apreciable (o tectónica de placas). ¿Por qué tiene una atmósfera? Y vaya que tiene un ambiente. La presión superficial en Venus se estima en .$\sim93\:\mathrm{atm}$

En resumen, la respuesta es que la inundación del viento solar contra una atmósfera no es necesariamente el principal factor que contribuye a la pérdida atmosférica. Puede ser, pero no siempre. Por ejemplo, Mercurio, otro planeta con una magnetosfera débil (pero no nula), no tiene atmósfera (si alguna vez lo hizo) porque está tan cerca del Sol que el viento solar probablemente sopló esa atmósfera hace mucho tiempo. Venus, por otro lado, está lo suficientemente lejos como para que el viento solar simplemente no pueda despojar a la atmósfera. Aquí voy a citar wikipedia directamente (el énfasis es mío).

La falta de campo magnético no determina el destino de la atmósfera de un planeta. Venus, por ejemplo, no tiene un campo magnético potente. Su proximidad al Sol también aumenta la velocidad y el número de partículas, y presumiblemente causaría que la atmósfera se despoje casi por completo, al igual que la de Marte. A pesar de esto, la atmósfera de Venus es dos órdenes de magnitud más densa que la de la Tierra. Los modelos recientes indican que la extracción por el viento solar representa menos de 1/3 de los procesos totales de pérdida no térmica.

Pérdida atmosférica

Si el viento solar no es el factor que contribuye a la pérdida atmosférica, ¿cuál es? La respuesta a eso es un proceso conocido como Jean's Escape . En pocas palabras, para que las partículas de gas en la atmósfera escapen al espacio, necesitan suficiente energía para salir del pozo de gravedad del planeta. Algunas partículas tendrán esa energía y así escaparán al espacio. Con el tiempo, la atmósfera se desangra, poco a poco (¡esto también está sucediendo en la Tierra!).

Los factores que contribuyen a la velocidad a la que un planeta pierde su atmósfera son cosas como la masa y el radio del planeta, y la masa de las partículas atmosféricas. Miremos a Venus. Es comparable en masa y tamaño a la Tierra, por lo que tiene un pozo de gravedad razonablemente apreciable. Para que algo escape de Venus debe estar viajando a (en comparación con la Tierra ). Pero, al menos para Venus, el factor importante es que los átomos y las moléculas en su atmósfera son pesados. Es casi completamente ( ) dióxido de carbono que tiene una masa de . Eso significa que las posibilidades de que una partícula tan masiva obtenga la energía para escapar es bastante pequeña.$10.4\:\mathrm{km/s}$ ∼ 97 % ∼ $11.2\:\mathrm{km/s}$$\sim97\%$$\sim44\:\mathrm{amu}$

Gasificación

Solo un punto más para agregar a esto. Uno puede argumentar que posiblemente la atmósfera se reponga continuamente, pero eso no funcionará aquí porque estamos asumiendo que el planeta está tectónicamente muerto. Realmente no se puede gasar en un planeta sin superficie activa.

Conclusión

Hay muchos factores que determinan el escape atmosférico. Diferentes planetas perderán su atmósfera por diferentes razones. Sin embargo, es completamente posible que un planeta, en las condiciones adecuadas, mantenga una atmósfera a largo plazo, a pesar de carecer de una magnetosfera global. Como podemos ver en Venus, las condiciones son en general que el planeta debería estar lo suficientemente lejos de la estrella, su atmósfera debería ser lo suficientemente densa y estar compuesta de partículas pesadas, y el planeta debería ser lo suficientemente grande como para tener un pozo de gravedad apreciable. Si se cumplen todas estas condiciones, un planeta puede retener una atmósfera sin tener una magnetosfera para protegerla.