Was könnte außer einem Magnetfeld möglicherweise eine Atmosphäre retten? Warum kann ein Magnetfeld in bestimmten Fällen die Atmosphäre nicht retten?

Die Antwort von usrLTK enthält viele gute Details und erklärt insbesondere, warum Merkur keine große Atmosphäre haben würde.

Lassen Sie mich das Bild ein wenig verkomplizieren, indem ich darauf hinweise, dass einige neuere Forschungsergebnisse darauf hindeuten, dass Magnetfelder möglicherweise nicht die garantierten automatischen Atmosphärenschutzvorrichtungen sind, die die herkömmliche Meinung vorschlägt. Insbesondere Gunell et al. (2018) weisen darauf hin, dass planetare Magnetfelder unter bestimmten Umständen den atmosphärischen Verlust erhöhen können (im Grunde können die Spitzen und Polkappen des Magnetfelds atmosphärische Ionen in den Weltraum beschleunigen). Ihre Berechnungen legen beispielsweise nahe, dass die Venus bei einem Magnetfeld, das so stark ist wie das der Erde, schneller an Atmosphäre verlieren würde als derzeit. Hätte die Erde dagegen nur ein schwaches, induziertes Magnetfeld im Venus-Stil, würde sie Wasserstoff etwas schneller, aber Sauerstoff langsamer verlierenals jetzt.

Interessanterweise verliert die Venus derzeit Atmosphäre mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,5 kg/s, während die Erde Atmosphäre mit 1,4 kg/s verliert – fast dreimal schneller als die Venus. (Für den Mars liegt die Rate irgendwo zwischen 0,7 und 2,1 kg/s.)

Wenn ich Ihre Frage richtig lese, schlagen Sie vor, dass Merkur mit einem kleinen Magnetfeld eine Atmosphäre haben sollte, vielleicht mehr Atmosphäre als der Mars, ohne Magnetfeld, obwohl der Mars einige oberflächenerzeugte Magnetfeldregionen hat, nur fehlt ein Feld, das von seinem Kern erzeugt wird.

Solar Stripping aufgrund fehlender Magnetfelder ist nicht der einzige Faktor für die Aufrechterhaltung der Atmosphäre eines Planeten. Es gibt auch thermische Flucht oder Jeans-Flucht , die auftritt, wenn sich die Gasmoleküle der oberen Atmosphäre schnell genug bewegen, um der Schwerkraft des Planeten zu entkommen. Es ist ein Nebenprodukt der Temperatur und der Fluchtgeschwindigkeit.

Vermutlich spielen noch weitere Faktoren eine Rolle, etwa Ausgasungen oder wie viel Atmosphäre am Anfang vorhanden war oder sehr große Meteoriteneinschläge.

Das Entweichen von Jeans kann passieren, unabhängig davon, ob ein Magnetfeld vorhanden ist oder nicht. Merkur hat die heißeste obere Atmosphärentemperatur der Planeten (Venus hat eine heißere Oberflächentemperatur, nicht die obere Atmosphärentemperatur) und die niedrigste Fluchtgeschwindigkeit, so dass es der schlechteste der 8 Planeten ist, eine Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Basierend auf Temperatur und Austrittsgeschwindigkeit verliert Merkur CO2, das schwerste gewöhnliche Gas. Selbst wenn Merkur das stärkste vorstellbare Magnetfeld hätte, würde es immer noch seine Atmosphäre verlieren.

Der Mars ist viel kälter mit einer etwas höheren Fluchtgeschwindigkeit, sodass er seine Atmosphäre besser aufrechterhält, zumindest gegen thermisches Entweichen. Der Mars sollte das meiste CO2 und vielleicht auch sein N2 zurückhalten, aber ein starker Sonnenwind kann einem Planeten Gasmoleküle entziehen, die thermisch nicht entweichen können, daher sollten beide Methoden des atmosphärischen Verlusts in Betracht gezogen werden.

Der Mars hatte sehr wahrscheinlich einmal eine Atmosphäre. Das Polareis und ausgetrocknete Flussbetten stützen diese Schlussfolgerung.

Unter der Annahme, dass er sie in der Vergangenheit hatte, könnte der Mars seine leichteren Gase wie Ammoniak (NH3), Methan (CH4) und Wasserdampf (H20) als Folge des atmosphärischen Entweichens verloren haben, noch bevor er sein Magnetfeld verlor.

Der Mars könnte auch einen Teil seiner Atmosphäre während eines gigantischen Einschlags verloren haben .

Und obwohl es nicht direkt mit Ihrer Frage zusammenhängt. Merkur hat nicht wirklich das, was ich eine Atmosphäre nennen würde, er hat eine Exosphäre , die manche Leute Atmosphäre nennen, aber ich denke, das ist eine schlechte Terminologie. Die Exosphäre des Merkur entsteht durch den gleichen Prozess, der dem Mars seine Atmosphäre genommen hat: dem Sonnenwind.

Im Fall der Venus ist das induzierte Magnetfeld zwar erheblich schwächer und reicht weniger weit vom Planeten entfernt als das der Erde, es bietet jedoch einen gewissen Schutz der Venusatmosphäre. Stapelaustauschfrage dazu hier . Ich denke, die Antwort könnte detaillierter werden, aber sie fasst das Wesentliche zusammen.

Die Venus verliert tatsächlich Atmosphäre an den Sonnenwind , aber es hat genug, dass die Verlustrate den Planeten nicht beschädigt hat und möglicherweise für eine lange Zeit nicht auftreten wird, vielleicht wenn sich die Sonne ein wenig ausdehnt. . . aber ich werfe das einfach raus).

Ich weiß nicht, wie genau die Daten dazu sind, aber das Magnetfeld der Venus bietet einen gewissen Schutz, ebenso wie die Schwerkraft der Venus relativ zu der des Mars und die riesige Menge an Atmosphäre, die die Venus hat, bietet auch einen gewissen Schutz. Das Solar-Stripping basiert auf Kollisionen, sodass ein Sonnenteilchen wahrscheinlich nur ein Gasmolekül entfernt. (irgendwie/irgendwie). Der Sonnenwind ist ziemlich zerstreut, daher dauert es lange, bis das Solar Stripping eine Wirkung zeigt. Ich glaube, ich sollte das zu meinem Wissen hinzufügen, dass der Mars seine Atmosphäre durch Solar Stripping verloren hat, dem allgemein zugestimmt wird, aber nicht 100% sicher ist. Ich persönlich mag auch, dass der große Meteoriteneinschlag eine Rolle spielt, aber ich vermute meistens.

Um ein besseres Modell des atmosphärischen Verlusts zu erhalten, müssten wir wissen, wie die Atmosphären des Planeten vor Milliarden von Jahren aussahen, und wir haben diese Informationen nicht, also gibt es einige Unbekannte in Bezug auf die Verlustraten.

Stickstoff und Sauerstoff haben paramagnetische Momente (stark), während Kohlendioxid ein diamagnetisches Moment hat.

Paramagnetische Momente sind typischerweise viel stärker als diamagnetische Momente.

Da Kohlendioxid ein schweres Spurengas ist, verlässt es die Troposphäre nur selten.

Da sich die Venus in der entgegengesetzten Richtung zu allen anderen Planeten im Sonnensystem dreht, gab es auch die Vermutung, dass die Venus in ferner Vergangenheit möglicherweise mit einem kohlenstoffreichen Objekt kollidiert war.

Und da Erde und Mars von der Venus in Windrichtung sind, war der größte Teil des Kohlenstoffs auf der Erde und auf dem Mars das Ergebnis dieser Kollision.

Merkur hat ein wenig Kohlenstoff, aber die Sonne ist ein Schwermetallstern (Helium gilt als Schwermetall), bei dem 1% der Sonne Sauerstoff ist - alle Elemente, die auf der Oberfläche von Merkur zu finden sind, können von der Sonne aus diesem 1 produziert werden %.