Kann ein tektonisch inaktiver Planet eine langfristige Atmosphäre bewahren?

Kann ein Planet tektonisch inaktiv sein und dennoch eine Magnetosphäre und eine geschützte Atmosphäre bewahren? Wie funktioniert das?

Wie sonst könnte ein Planet für längere Zeit eine dicke Atmosphäre wie die Erde bewahren?

Beachte, ich frage nicht zu Earth Science SE, da die Frage nicht die Erde betrifft. Ich hatte gehofft, es gäbe eine Art astronomische Theorie für andere potenzielle bewohnbare Planeten.

Ja, ein tektonisch inaktiver Planet kann eine langfristige Atmosphäre bewahren.

Sie stellen die Verbindung her, dass ein Mangel an Plattentektonik auf einem Planeten auf einen "toten" Kern hinweist und der Planet daher keine Magnetosphäre hat. Insofern werde ich Ihre Frage dahingehend interpretieren, ob ein Planet ohne Magnetosphäre langfristig eine Atmosphäre bewahren kann. Als Beweis biete ich die Venus an.

Magnetfeld der Venus

Die Venus ist ein Planet ohne Magnetosphäre, die von einem Kern erzeugt wird. Es wird vermutet, dass die Ursache dafür die langsame Rotationsrate der Venus (von fast 243 Tagen) und ein Mangel an Konvektion ist, was eine Massenbewegung im Kern ermöglicht. Wie Sie sicher wissen, benötigen Sie eine bewegliche Ladung, um Magnetfelder zu erzeugen, und Venus 'Kern bewegt sich einfach nicht. Als solches sehen wir, dass die Venus ein tektonisch toter Planet ist - ihre Oberfläche ist ungefähr 500 Millionen Jahre alt, während die Erdoberfläche aufgrund unserer Plattentektonik alle 100 Millionen Jahre oder weniger recycelt wird.

Nun ist die Venus nicht ganz frei von einem Magnetfeld. Ironischerweise ermöglicht das Fehlen einer Magnetosphäre die Erzeugung eines Magnetfelds durch die Atmosphäre. Da die Sonnenstrahlung mehr oder weniger direkt auf die Atmosphäre trifft, hat die Venus eine starke Ionosphäre. Wenn sich viele geladene Teilchen in einer Atmosphäre bewegen, entsteht ein Magnetfeld. Insgesamt ist dieses Feld jedoch sehr, sehr schwach im Vergleich zu einer wahren Magnetosphäre, wie wir sie auf der Erde haben.

Ich habe diese Quelle gefunden, die viel über dieses Konzept spricht und warum die Venus keine Magnetosphäre hat. Schauen Sie sich das an, um mehr Details zu erfahren.

Venus-Atmosphäre

$\sim93\:\mathrm{atm}$

Kurz gesagt ist die Antwort, dass die Überflutung des Sonnenwinds mit einer Atmosphäre nicht unbedingt der Hauptfaktor für den atmosphärischen Verlust ist. Es kann sein, aber nicht immer. Zum Beispiel hat Merkur, ein anderer Planet mit einer schwachen (aber nicht-null) Magnetosphäre, keine Atmosphäre (falls dies jemals der Fall war), weil er so nah an der Sonne ist, dass der Sonnenwind diese Atmosphäre wahrscheinlich schon vor langer Zeit weggeblasen hat. Die Venus hingegen ist weit genug entfernt, dass der Sonnenwind die Atmosphäre nicht zerstören kann. Hier zitiere ich Wikipedia direkt (Hervorhebung von mir).

Ein fehlendes Magnetfeld bestimmt nicht das Schicksal der Atmosphäre eines Planeten. Venus zum Beispiel hat kein starkes Magnetfeld. Die Nähe zur Sonne erhöht auch die Geschwindigkeit und die Anzahl der Partikel und würde vermutlich dazu führen, dass die Atmosphäre fast vollständig abgestreift wird, ähnlich wie die des Mars. Trotzdem ist die Atmosphäre der Venus zwei Größenordnungen dichter als die der Erde. Neuere Modelle zeigen, dass das Ablösen durch Sonnenwind weniger als 1/3 der gesamten nicht-thermischen Verlustprozesse ausmacht.

Atmosphärischer Verlust

Wenn der Sonnenwind nicht zum atmosphärischen Verlust beiträgt, was dann? Die Antwort darauf ist ein Prozess, der als Jean's Escape bekannt ist . Einfach ausgedrückt, damit Gaspartikel in der Atmosphäre in den Weltraum entweichen können, benötigen sie genug Energie, um aus der Schwerkraft des Planeten herauszuklettern. Einige Teilchen werden diese Energie haben und somit in den Weltraum entkommen. Im Laufe der Zeit verschwindet die Atmosphäre nach und nach (dies geschieht auch für die Erde!).

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

Ausgasung

Nur noch ein Punkt, der noch hinzugefügt werden muss. Man kann argumentieren, dass möglicherweise die Atmosphäre kontinuierlich aufgefüllt wird / werden kann, aber das funktioniert hier nicht, weil wir annehmen, dass der Planet tektonisch tot ist. Auf einem Planeten ohne aktive Oberfläche kann es nicht wirklich zu einer Ausgasung kommen.

Fazit

Es gibt viele Faktoren, die die atmosphärische Flucht bestimmen. Verschiedene Planeten verlieren aus verschiedenen Gründen ihre Atmosphäre. Es ist jedoch durchaus möglich, dass ein Planet unter den richtigen Bedingungen langfristig eine Atmosphäre beibehält, obwohl ihm eine globale Magnetosphäre fehlt. Wie wir an der Venus sehen können, müssen die Bedingungen im Allgemeinen so sein, dass der Planet ausreichend weit vom Stern entfernt ist, die Atmosphäre dicht genug ist und schwere Partikel enthält und der Planet selbst groß genug ist, um eine nennenswerte Schwerkraft gut aufzunehmen. Wenn diese Bedingungen alle erfüllt sind, kann ein Planet eine Atmosphäre beibehalten, ohne dass eine Magnetosphäre zum Schutz vorhanden ist.