Könnte ein Planet mit einer Oberflächengravitation von 0,9 diese Atmosphäre behalten?

Die Antwort lautet: Ja, das können Sie!

Die Frage, ob ein Planet eine Atmosphäre behalten kann, hängt vom Verhältnis zwischen der Austrittsgeschwindigkeit und der mittleren thermischen Geschwindigkeit von Teilchen in der Atmosphäre ab. Sehr, sehr grob, wenn$v_{\mathrm{esc}}/v_{\mathrm{therm}}\gtrsim6$, sollte der Planet in der Lage sein, seine Atmosphäre zu behalten. Eine schnelle Berechnung zeigt, dass das Verhältnis für Stickstoffmoleküle etwas über 22 liegt, was mit der Tatsache übereinstimmt, dass die Erdatmosphäre ziemlich viel Stickstoff enthält. Für molekularen Wasserstoff hingegen liegt das Verhältnis unter 6 (wenn auch nicht viel), was erklärt, warum die Erde die Wasserstoffhülle verloren hat, die sie möglicherweise ursprünglich gebildet hat.

Da Ihr Planet eine Fluchtgeschwindigkeit hat, die der Erde sehr ähnlich ist, und eine Temperatur, die der Erde entspricht, würden wir eine Atmosphäre mit einer Zusammensetzung erwarten, die der Erde ziemlich ähnlich ist – mit schwereren Gasen wie Stickstoff und Sauerstoff, aber wenig Wasserstoff und Helium. (Die Erde ist tatsächlich nicht allzu weit von der Schwelle entfernt, um eine gewisse Menge Helium zurückhalten zu können, aber Sie müssen Faktoren wie die Wirkung des Sonnenwinds auf die obere Atmosphäre berücksichtigen.)

Es ist sicherlich möglich, jeden gewünschten Druck zu erreichen; Erhöhen Sie einfach die Masse der Atmosphäre! Es stellt sich heraus, dass wir die Masse der Atmosphäre in Beziehung setzen können$M_{\text{atm}}$zum Flächendruck$p_0$von

$$M_{\text{atm}}=\frac{p_0}{g}4\pi R^2=\frac{4\pi R^4p_0}{GM}$$ mit$M$die Masse des Planeten und$R$sein Radius. Anhand Ihrer Werte für Fluchtgeschwindigkeit und Oberflächengravitation können wir berechnen, dass es einen 1,14-fachen Erdradius und eine 1,16-fache Masse der Erde haben sollte$^{\dagger}$. Wir setzen diese Werte zusammen mit einem Druck von 1,5 atm in die obige Gleichung ein und stellen fest, dass Ihr Planet eine Atmosphäre haben müsste, die 2,26 mal so groß ist wie die der Erde. Dies gilt unabhängig von der atmosphärischen Zusammensetzung!

Es bleibt immer noch die Frage, wie realistisch es ist, dass ein Planet überhaupt so viel Gas ansammelt, und darauf habe ich keine gute Antwort. Es ist möglich, dass die Bedingungen in der protoplanetaren Scheibe höhere Konzentrationen dieser schwereren Gase enthielten, als Sie normalerweise finden würden.

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$^{\dagger}$Seit

$$v_{\mathrm{esc}}=\sqrt{\frac{2GM}{R}},\quad g=\frac{GM}{R^2}$$ das können wir zeigen$v_{\mathrm{esc}}=\sqrt{2gR}$, sodass wir rechnen können$R$von $$R=\frac{v_{\mathrm{esc}}^2}{2g}$$ Sobald wir das haben, können wir finden$M$indem wir unsere Gleichung für die Fluchtgeschwindigkeit umstellen: $$M=\frac{v_{\mathrm{esc}}^2R}{2G}$$