构造惰性的行星能否保持长期大气?


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行星能否在构造上处于非活动状态,并且仍然保留磁层和受保护的大气层?这是如何运作的?

行星还能在更长的时间内保持像地球这样的浓厚大气层吗?

请注意,我并不是在问地球科学SE,因为问题不是关于地球的。我希望对其他潜在的宜居行星有某种天文学理论。


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您说出磁层需要活动构造的依据是什么?
卡尔·威索夫特

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旋转内核会形成磁层。旋转的岩心也为外核和地幔的“流体”动力学提供了动力,从而产生了热点和板块构造。因此,这个问题。只是巧合吗?还是有因果关系?
EveryBitHelps

可以肯定的是,天然气巨头没有板块构造吗?
Ellesedil

嗯 是?我们可以假设这个问题不考虑天然气巨头吗?:)好点,尽管我不确定。
EveryBitHelps

Answers:


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是的,一个构造上不活跃的星球可以保持长期的大气层。

可以得出这样的联系:行星上缺少板块构造就表示“死”核,因此该行星没有磁层。因此,我将解释您的问题,没有磁层的行星能否长期保持大气层?作为证明,我提供金星。

金星的磁场

金星是一颗没有由核产生的磁层的行星。据认为,造成这种现象的原因是金星的旋转速度较慢(近243天)和对流不足,从而导致岩心发生整体运动。就像您确定的那样,您需要移动电荷才能产生磁场,而金星的核心却没有移动。因此,我们看到金星是一个构造死了的行星-它的表面大约有5亿年的历史,而由于我们的板块构造,地球的表面每1亿年或更短的时间就会被回收。

现在,金星并不完全没有磁场。具有讽刺意味的是,由于缺少磁层,因此大气层会产生磁场。因为太阳的辐射或多或少直接撞击大气,所以金星具有很强的电离层。当您在大气中四处移动带电粒子时,就会得到磁场。但是总的来说,与像我们在地球上这样的真实磁层相比,该磁场非常非常弱。

我找到了这个来源,它在很大程度上讨论了这个概念,以及为什么金星没有磁层。进行检查以获取更多详细信息。

金星的气氛

因此,金星没有明显的磁层(或板块构造)。为什么要有气氛?而且男孩确实有气氛。金星上的表面压力估计为。93atm

简而言之,答案是太阳风对大气的淹没不一定是造成大气损失的主要因素。可以,但并非总是如此。例如,水星是另一个磁层弱(但非零)的行星,它没有大气层(如果曾经有过),因为它离太阳太近了,以至于很久以前太阳风就把它吹走了。另一方面,金星距离太远,以至于太阳风无法剥夺大气层。在这里,我将直接引用维基百科(重点是我的)。

缺乏磁场并不能决定行星大气的命运。例如,金星没有强大的磁场。它靠近太阳也增加了速度和粒子数量,大概会导致大气层几乎完全被剥夺,就像火星一样。尽管如此,金星的大气层比地球的密度高两个数量级。最近的模型表明,太阳风剥离占非热损失总量的不到1/3。

大气损失

如果太阳风不是造成大气损失的因素,那是什么?对此的答案是一个被称为让逃亡的过程。简而言之,大气中的气体颗粒要逃逸到太空中,它们需要足够的能量才能从地球的重力井中爬升。一些粒子将具有该能量,从而逃逸到太空中。随着时间的流逝,大气层逐渐流失(这也在地球发生!)。

导致行星失去大气的速率的因素包括行星的质量和半径,以及大气粒子的质量。让我们看看金星。它的质量和大小与地球相当,因此具有相当可观的重力。为了逃离金星,它必须以(与地球的)。但是,至少对于金星而言,重要的因素是其大气层中的原子和分子很重。几乎完全()二氧化碳的质量为。这意味着,如此巨大的粒子获得能量逸出的机会非常小。 11.210.4km/s97 4411.2km/s97%44amu

放气

再增加一点。有人可能会争辩说,大气可能正在/可以不断地补充,但这在这里是行不通的,因为我们假设地球在构造上已经死了。在没有活动表面的行星上,您真的不可能放气。

结论

有许多因素决定了大气逃逸。不同的行星将因不同的原因而失去大气层。然而,尽管缺乏全球磁层,但在适当条件下,行星完全有可能长期维持大气层。从金星可以看出,通常情况下,行星应距恒星足够远,其大气层应足够稠密,并由重粒子组成,并且行星本身应足够大以具有可观的重力场。如果所有这些条件都得到满足,行星可以保持大气层而无需磁层来保护它。


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哇,很好的答案。
Cumference爵士,16年

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阅读此答案是我的荣幸。
okolnost

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@Puppy我不会编辑我的答案,但是我会在这里补充说,火星比金星或地球小得多,质量也较小,逃逸速度仅为5 km / s。这意味着大气可以更轻松地通过Jeans Escape逃逸。您会注意到,火星的大部分大气层都是二氧化碳,相对较重,因此很难逃脱。如果较轻的分子一次存在于火星大气层中,那么它们很久以来就已经逃逸到太空中了,很可能是通过让斯逃逸而在较小程度上是从太阳风的爆发中逃脱出来的。
zephyr

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我们真的可以认为金星在构造上已经死了吗?我以为那里仍然有(非常暴力的)火山活动。当然,它没有板块构造,但即使在地球上,它也几乎完全由大洋地壳驱动-金星根本没有。新的地壳一直在金星上产生,只是行为与地球不同。火山脱气仍在继续,随着时间的流逝,大气中的二氧化碳含量不断增加。
a安

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@Luaan引用维基百科:“尽管金星上有1600多座主要火山,但目前尚无火山喷发,而且大多数火山可能已经灭绝。” 金星上最后一次主要的,活跃的火山活动可以追溯到大约5亿年前(基于火山口观测)。我并不是说金星已经死了100%,但可能是98%死了。它的表面是古老的,任何仍然存在的放气或火山作用都很少。
zephyr
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