¿Puede un planeta tectónicamente inactivo retener una atmósfera a largo plazo?

Sí, un planeta tectónicamente inactivo puede retener una atmósfera a largo plazo.

Haces la conexión de que la falta de tectónica de placas en un planeta indica un núcleo "muerto" y, por lo tanto, dicho planeta no tiene magnetosfera. Como tal, voy a interpretar su pregunta como, ¿puede un planeta sin magnetosfera retener una atmósfera a largo plazo? Como prueba, ofrezco a Venus.

Campo magnético de Venus

Venus es un planeta sin magnetosfera generada por un núcleo. Se cree que la causa de esto es la lenta rotación de Venus (de casi 243 días) y la falta de convección, lo que permite un movimiento masivo en el núcleo. Como estoy seguro de que sabe, necesita una carga en movimiento para crear campos magnéticos y el núcleo de Venus simplemente no se mueve. Como tal, vemos que Venus es un planeta tectónicamente muerto: su superficie tiene aproximadamente 500 millones de años, mientras que la superficie de la Tierra se recicla cada 100 millones de años o menos debido a nuestra tectónica de placas.

Ahora, Venus no está completamente desprovisto de un campo magnético. Irónicamente, la falta de una magnetosfera permite la generación de un campo magnético por su atmósfera. Debido a que la radiación del Sol golpea más o menos directamente la atmósfera, Venus tiene una ionosfera fuerte. Cuando obtienes muchas partículas cargadas moviéndose en una atmósfera, obtienes un campo magnético. Pero en general, este campo es muy, muy débil en comparación con una verdadera magnetosfera como la que tenemos en la Tierra.

Encontré esta fuente que habla mucho sobre este concepto y por qué Venus no tiene una magnetosfera. Échale un vistazo para obtener muchos más detalles en profundidad.

Atmósfera de Venus

Entonces, Venus no tiene una magnetosfera apreciable (o placas tectónicas). ¿Por qué tiene una atmósfera? Y chico, tiene una atmósfera. Se estima que la presión en la superficie de Venus es$\sim93\:\mathrm{atm}$.

En resumen, la respuesta es que la inundación del viento solar contra la atmósfera no es necesariamente el principal factor que contribuye a la pérdida atmosférica. Puede ser, pero no siempre. Por ejemplo, Mercurio, otro planeta con una magnetosfera débil (pero distinta de cero), no tiene atmósfera (si es que alguna vez la tuvo) porque está tan cerca del Sol que el viento solar probablemente se llevó esa atmósfera hace mucho tiempo. Venus, por otro lado, está lo suficientemente lejos como para que el viento solar no pueda destruir la atmósfera. Aquí voy a citar directamente a wikipedia (énfasis mío).

La falta de campo magnético no determina el destino de la atmósfera de un planeta. Venus, por ejemplo, no tiene un campo magnético poderoso. Su proximidad al Sol también aumenta la velocidad y el número de partículas, y presumiblemente provocaría que la atmósfera se despojara casi por completo, al igual que la de Marte. A pesar de esto, la atmósfera de Venus es dos órdenes de magnitud más densa que la de la Tierra. Los modelos recientes indican que la extracción por viento solar representa menos de 1/3 del total de procesos de pérdida no térmica.

Pérdida atmosférica

Si el viento solar no es el factor que contribuye a la pérdida atmosférica, ¿qué es? La respuesta a eso es un proceso conocido como Jean's Escape . En pocas palabras, para que las partículas de gas en la atmósfera escapen al espacio, necesitan suficiente energía para salir del pozo de gravedad del planeta. Algunas partículas tendrán esa energía y, por lo tanto, escaparán al espacio. Con el tiempo, la atmósfera se desangra, poco a poco (¡esto también le está sucediendo a la Tierra!).

Los factores que contribuyen a la velocidad a la que un planeta pierde su atmósfera son cosas como la masa y el radio del planeta y la masa de las partículas atmosféricas. Miremos a Venus. Es comparable en masa y tamaño a la Tierra y, por lo tanto, tiene un pozo de gravedad razonablemente apreciable. Para que algo escape de Venus debe estar viajando a$10.4\:\mathrm{km/s}$(en comparación con la Tierra$11.2\:\mathrm{km/s}$). Pero, al menos para Venus, el factor importante es que los átomos y las moléculas de su atmósfera son pesados. es casi en su totalidad ($\sim97\%$) dióxido de carbono que tiene una masa de$\sim44\:\mathrm{amu}$. Eso significa que las posibilidades de que una partícula tan masiva obtenga la energía para escapar son bastante pequeñas.

desgasificación

Solo un punto más para agregar a esto. Se puede argumentar que posiblemente la atmósfera se reponga continuamente, pero eso no funcionará aquí porque asumimos que el planeta está tectónicamente muerto. Realmente no puedes tener desgasificación en un planeta sin superficie activa.

Conclusión

Hay muchos factores que determinan el escape atmosférico. Diferentes planetas perderán su atmósfera por diferentes razones. Sin embargo, es totalmente posible que un planeta, en las condiciones adecuadas, mantenga una atmósfera a largo plazo, a pesar de carecer de una magnetosfera global. Como podemos ver en Venus, las condiciones son generalmente que el planeta debe estar lo suficientemente lejos de la estrella, su atmósfera debe ser lo suficientemente densa y compuesta de partículas pesadas, y el propio planeta debe ser lo suficientemente grande como para tener un pozo de gravedad apreciable. Si se cumplen todas estas condiciones, un planeta puede retener una atmósfera sin tener una magnetosfera para protegerlo.