Perdita di atmosfera su Marte

Se l'atmosfera su Marte era una volta molto più densa, come poteva essere persa? Era dovuto all'interazione con il vento solare, la piccola dimensione del pianeta, entrambi o qualcos'altro, e approssimativamente quanto tempo ci è voluto per raggiungere il suo spessore attuale?

La perdita dell'atmosfera marziana può essere principalmente attribuita alla sua massa. Il motivo per cui la Terra ha ancora un'atmosfera fatta di elementi più leggeri è perché con una massa maggiore si ottiene una maggiore velocità di fuga , che è la velocità con cui l'energia cinetica di un atomo supera l'energia potenziale gravitazionale del suo pianeta.

La distribuzione delle velocità della maggior parte dei gas può essere descritta dalla distribuzione di Maxwell-Boltzmann .

Questa curva rappresenta la probabilità di trovare una particella con una data velocità a una data temperatura. Mantenendo costante la temperatura, il grafico sopra mostra che molecole più leggere avranno maggiori probabilità di essere trovate con velocità più elevate.

$$P(\epsilon) = \frac{2}{\sqrt{\pi}k_{B}T} \left( \frac{\epsilon}{k_{B}T} \right)^{1/2} \exp{-\left(\frac{\epsilon}{k_{B}T}\right)}$$ $\epsilon$$\frac{p^{2}}{2m}$

Integrati nel tempo, i gas più leggeri tendono a superare la velocità di fuga più spesso delle loro controparti più pesanti. Ecco perché i pianeti più grandi come Giove e Saturno hanno ancora atmosfere dominate da idrogeno ed elio.