Un pianeta tettonicamente inattivo può conservare un'atmosfera a lungo termine?

Un pianeta può essere tettonicamente inattivo e conservare ancora una magnetosfera e un'atmosfera protetta? Come funziona?

In quale altro modo un pianeta potrebbe conservare un'atmosfera densa come quella terrestre per lunghi periodi di tempo?

Nota, non sto chiedendo a Earth science SE, anche la domanda non riguarda la Terra. Speravo ci fosse una sorta di teoria astronomica per altri potenziali pianeti abitabili.

Sì, un pianeta tettonicamente inattivo può conservare un'atmosfera a lungo termine.

Fai il collegamento che la mancanza di tettonica a zolle su un pianeta indica un nucleo "morto" e quindi detto pianeta non ha magnetosfera. In quanto tale, interpreterò la tua domanda: un pianeta senza magnetosfera può conservare un'atmosfera a lungo termine? Come prova, offro Venere.

Campo magnetico di Venere

Venere è un pianeta senza una magnetosfera generata da un nucleo. Si ritiene che la causa di ciò sia la bassa velocità di rotazione di Venere (di quasi 243 giorni) e una mancanza di convezione, che consente il movimento di massa nel nucleo. Come sono sicuro che sai, devi creare una carica in movimento per creare campi magnetici e il nucleo di Venere non si muove. Come tale, vediamo che Venere è un pianeta tettonicamente morto - la sua superficie ha circa 500 milioni di anni, mentre la superficie della Terra viene riciclata ogni 100 milioni di anni o meno a causa della nostra tettonica a zolle.

Ora, Venere non è del tutto priva di un campo magnetico. Per ironia della sorte, la mancanza di una magnetosfera consente la generazione di un campo magnetico dalla sua atmosfera. Poiché la radiazione solare colpisce più o meno direttamente l'atmosfera, Venere ha una forte ionosfera. Quando si muovono molte particelle cariche in un'atmosfera, si ottiene un campo magnetico. Ma nel complesso, questo campo è molto, molto debole rispetto a una vera magnetosfera come quella che abbiamo sulla Terra.

Ho trovato questa fonte che parla molto di questo concetto e del perché Venere non ha una magnetosfera. Dai un'occhiata per avere molti più dettagli.

Atmosfera di Venere

$\sim93\:\mathrm{atm}$

In breve, la risposta è che l'inondazione del vento solare contro un'atmosfera non è necessariamente il principale fattore che contribuisce alla perdita atmosferica. Può essere, ma non sempre. Ad esempio, Mercurio, un altro pianeta con una magnetosfera debole (ma diversa da zero), non ha atmosfera (se mai lo ha fatto) perché è così vicino al Sole che probabilmente il vento solare ha spazzato via quell'atmosfera molto tempo fa. Venere, d'altra parte, è abbastanza lontana da impedire al vento solare di eliminare l'atmosfera. Qui citerò direttamente Wikipedia (enfasi sulla mia).

Una mancanza di campo magnetico non determina il destino dell'atmosfera di un pianeta. Venere, ad esempio, non ha un potente campo magnetico. La sua vicinanza al Sole aumenta anche la velocità e il numero di particelle, e presumibilmente causerebbe la distruzione quasi totale dell'atmosfera, proprio come quella di Marte. Nonostante ciò, l'atmosfera di Venere è di due ordini di grandezza più densa di quella terrestre. I modelli recenti indicano che lo stripping da eolico solare rappresenta meno di 1/3 dei processi totali di perdita non termica.

Perdita atmosferica

Se il vento solare non è il fattore che contribuisce alla perdita atmosferica, che cos'è? La risposta è un processo noto come Fuga di Jean . Per dirla semplicemente, affinché le particelle di gas nell'atmosfera fuggano nello spazio, hanno bisogno di energia sufficiente per uscire dal pozzo di gravità del pianeta. Alcune particelle avranno quell'energia e quindi fuggiranno nello spazio. Nel tempo, l'atmosfera si diffonde, a poco a poco (questo sta accadendo anche per la Terra!).

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

Out-fornire di gas

Solo un altro punto da aggiungere a questo. Si potrebbe sostenere che probabilmente l'atmosfera è / può essere riempita continuamente, ma che non funzionerà qui perché stiamo assumendo che il pianeta sia morto tettonicamente. Non si può davvero avere la degassificazione su un pianeta senza superficie attiva.

Conclusione

Ci sono molti fattori che determinano la fuga atmosferica. Pianeti diversi perderanno la loro atmosfera per diversi motivi. Tuttavia, è del tutto possibile per un pianeta, nelle giuste condizioni, mantenere un'atmosfera a lungo termine, nonostante manchi una magnetosfera globale. Come possiamo vedere da Venere, le condizioni sono generalmente che il pianeta dovrebbe essere sufficientemente lontano dalla stella, la sua atmosfera dovrebbe essere sufficientemente densa e composta da particelle pesanti, e il pianeta stesso dovrebbe essere abbastanza grande da avere un apprezzabile pozzo di gravità. Se tutte queste condizioni sono soddisfatte, un pianeta può conservare un'atmosfera senza avere una magnetosfera per proteggerla.