Wie überlebt die dichte Atmosphäre der Venus gegen den Sonnenwind?

Die traditionelle Erklärung für felsige innere Planeten und große gasförmige äußere Planeten ist, dass die äußeren Planeten weiter von der Sonne entfernt sind und daher große Atmosphären halten können, die nicht vom Sonnenwind erodiert werden.

Okay, schauen wir uns die Venus an. 30% näher an der Sonne und hat ein viel schwächeres Magnetfeld als die Erde. Wir würden also viel weniger Atmosphäre erwarten, wenn überhaupt. Aber die Atmosphäre der Venus ist 92 Mal dicker als unsere. Wie?

Jetzt weiß ich, dass die venusianische Atmosphäre zu 96 % aus Kohlendioxid besteht, das schwerer ist als O2 oder N2, also ist es ein wenig "standhafter" gegen den Sonnenwind. Aber ehrlich gesagt verstehe ich nicht, wie das genug ist. Das Molekulargewicht von CO2 ist im Vergleich zu O2 44/32 = 1,375-mal schwerer. Aber auch hier ist die Venus 30% näher an der Sonne und hat ein extrem schwaches Magnetfeld. Vergessen wir auch nicht, wie verdammt heiß die Venus ist, was bedeutet, dass ihre Luftmoleküle viel stärker herumspringen, was es den Sonnenwindpartikeln erleichtert, mitzukommen und das CO2 in den Weltraum zu schlagen.

Vergessen wir auch nicht den Mars, dessen Atmosphäre ebenfalls zu 96 % aus CO2 besteht (sehr interessant, warum beide zu 96 % aus CO2 bestehen). Aber die Atmosphäre des Mars ist extrem dünn, nur wenige hundert Pascal. Wenn der Sonnenwind das bis zum Mars schaffen kann, der 2,1-mal weiter entfernt ist als die Venus … was macht die Venus dann mit all dieser Luft?

Einige Dinge, an die ich zu denken versuchte, unterscheiden die Venus von der Erde oder dem Mars: Die Venus dreht sich extrem langsam. Venus dreht sich in die entgegengesetzte Richtung. Venus hat keine Monde. Venus hat kein Wasser, keine tektonischen oder vulkanischen Aktivitäten und keine Menschen. Ich sehe nicht, wie irgendetwas davon helfen würde, seine Atmosphäre gegen den Sonnenwind zu halten.

(Jeder Scherzkommentar über ein ausgestorbenes venusianisches Volk, das törichterweise Kohlenstoffbrennstoffe verwendet, daher der außer Kontrolle geratene Treibhauseffekt, 96 % CO2 und ein gekochter Planet, wird mit Skepsis aufgenommen.)

Es hat mehr Masse, also mehr Schwerkraft.
Gute Frage, zumal Ganymed ein Magnetfeld, aber keine Atmosphäre hat, und Titan eine dichte Atmosphäre, aber kein Magnetfeld hat. Aber jede davon ist viel weniger substanziell als die des Mars.
@gerrit Die Venus hat weniger Masse als die Erde. Die Oberflächengravitation auf der Venus beträgt etwa 90 % der Erde.
@LocalFluff Schön, an die beiden habe ich gar nicht gedacht, obwohl ich weiß, dass ich davon schon mal gehört habe. Es ist interessant, äußere Planeten mit inneren Planeten zu vergleichen, denn nach der traditionellen Erklärung könnten all diese äußeren Planetenmonde auch leicht Atmosphären ansammeln.
Meinst du nicht "auf Skepsis gestoßen"? :)
Nebenbemerkung: Ich denke, die Venus hat vulkanische Aktivität ...

Antworten (2)

Die Masse des Mars ist so gering und sein Magnetfeld so schwach, dass er Kohlenstoff nicht lange halten kann, sodass fast alles entweichen kann.

Venus Erde und Mars
(Venus und Erde sind nahezu identisch groß, Mars ist viel kleiner)

Die Venus gibt nicht wirklich viel von ihrer Atmosphäre ab, die einzige bemerkenswerte Ausnahme ist, dass alle Wasserstoffverbindungen praktisch nicht vorhanden sind.

Warum ist die Venusatmosphäre im Vergleich zur Erde so viel dichter? Sicherlich können wir dem Sonnenwind noch besser widerstehen als die Venus. Sowohl die Venus als auch die Erde sind massiv genug und haben beide signifikante Magnetfelder, um dem Sonnenwind zu widerstehen und eine signifikante Atmosphäre zu halten (Mars kann dies nicht, er ist einfach zu klein und das Magnetfeld ist zu schwach). Warum also der Unterschied?

Die Masse der Venusatmosphäre ist 4.8 ⋅ 10 20 k g , oder ungefähr 1.2 ⋅ 10 20 k g Kohlenstoff, da es sich hauptsächlich um Kohlendioxid handelt. Wo ist all dieser Kohlenstoff auf der Erde? Unsere Atmosphäre enthält nur 8.1 ⋅ 10 14 k g . In den Ozeanen ist auch viel Kohlenstoff gelöst, ungefähr 3.6 ⋅ 10 16 k g , aber das sind immer noch über drei Größenordnungen weniger. Wenn wir Kohle, Öl usw. hinzufügen, sind wir immer noch darunter 5 ⋅ 10 16 k g , also kann eine Venus-Zivilisation, die alle ihre fossilen Brennstoffe verbrennt, nicht die Erklärung sein.

Wo ist dieser Kohlenstoff auf der Erde?

Ein Großteil des fehlenden Kohlenstoffs auf der Erde befindet sich in Kalkstein. Die Gesamtmenge an Kohlenstoff im Kalkstein in der Kruste beträgt ca 4 ⋅ 10 19 k g . Jetzt reden wir! Kalkstein macht nur 10 % des Sedimentgesteins aus, also gibt es wahrscheinlich viel mehr Kohlenstoff in der Kruste. Solche kohlenstoffhaltigen Verbindungen setzen bei hohen Temperaturen Kohlenstoff frei, werden also bereits auf der Venus zersetzt.

Die Erde hat auch eine dichte Atmosphäre, genau wie die Venus. Aber es ist derzeit an die Kruste gebunden

So seltsam es klingen mag, die höhere Temperatur der Venus ist die Ursache für die dichte Atmosphäre.

Die Masse des Planeten ist weniger ein Faktor als seine induzierte Ionosphäre, die eine ähnliche magnetische Blase wie die Magnetosphäre der Erde erzeugt. Einmal ionisiert, können Partikel in der oberen Atmosphäre den Planeten leicht verlassen, da die Aufnahmegeschwindigkeit mehrere hundert km/s beträgt (dh viel viel größer als die planetare Fluchtgeschwindigkeit).
@honeste_vivere Bist du sicher, dass das Magnetfeld der Venus wichtiger ist als ihre Masse? Das Feld ist 300 mal schwächer als das der Erde. Trotzdem danke, ich kann meine Antwort ein wenig bearbeiten.
Ja, die induzierten ionosphärischen Felder sind schwach, aber wie Sie wissen, ist die Schwerkraft etwas 40 Größenordnungen schwächer als elektromagnetische Kräfte. Die Partikelgeschwindigkeit, auf die ein neu ionisiertes Partikel durch das konvektive elektrische Feld des Sonnenwindes beschleunigt wird, ist viel viel schneller als die Fluchtgeschwindigkeit für einen der Planeten in unserem Sonnensystem (sogar Jupiter). In Abwesenheit von abschirmenden Magnetfeldern (dh von einer Magnetosphäre) wird ein neu ionisiertes Teilchen vom Sonnenwind aufgenommen, daher der Name Pickup-Ionen ...
Es gab kürzlich ein Papier des MAVEN-Missionsteams, in dem diskutiert wurde, warum der Mars seine Atmosphäre verloren hat, und sie vermuten, dass der Sonnenwind unter anderem aufgrund von Pickup-Effekten die Hauptursache war. Die Größe des Planeten spielt bei dieser radialen Entfernung ebenfalls eine Rolle, da die Kreiselradien einiger der Pickup-Ionen größer als die des Mars sein können. Während auf der Venus das gleiche Teilchen aufgrund des größeren Magnetfelds des Sonnenwinds im Allgemeinen viel kleinere Kreiselradien hat ...
@honeste_vivere OK, das erklärt besser, warum Erde und Venus eine größere Atmosphäre haben als der Mars, und das habe ich in meiner Antwort nur kurz angesprochen. Ich werde einige der Informationen so schnell wie möglich bearbeiten. Vielen Dank für die Eingabe!
@Hohmannfan: Worum geht es dir? Sie sprechen von der Masse der Atmosphäre, während die Frage nach der Massenverlustrate geht. Eine dichte Atmosphäre sollte noch leichter in den Weltraum austreten (die Eigengravitation der Venusatmosphäre ist im Vergleich zur planetaren Masse immer noch vernachlässigbar), da sie die Schwerkraft leichter auffüllt und auch den Jeansradius / Schallpunkt leichter erreicht. Somit ist die Frage, wie die Venus ihre Atmosphäre bewahrt hat, immer noch offen.

Dies sieht nach einer guten Lektüre aus, wenn Sie sich wirklich für das Thema interessieren, aber die einfache Antwort scheint zu sein, dass die Ionosphäre der Venus stark genug ist, um den Sonnenwind ausreichend abzulenken, ohne dass ein starkes Magnetfeld erforderlich ist. Obwohl dies den Planeten nicht vollständig schützt, verliert die Venus immer noch einen Teil ihrer Atmosphäre in den Weltraum.

Wie wir wissen, hat die Venus mehr Vulkane als jeder andere Planet im Sonnensystem. Im Jahr 2020 stellte eine Studie fest, dass einige dieser Vulkane Anzeichen von Aktivität zeigen. Könnte all diese vulkanische Aktivität (Vergangenheit und Gegenwart) dazu beigetragen haben, einen Teil der verlorenen Atmosphäre auszugleichen?
Wie überlebt die dichte Atmosphäre der Venus gegen den Sonnenwind?
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