¿Cómo sobrevive la espesa atmósfera de Venus contra el viento solar?

La explicación tradicional para los planetas interiores rocosos y los grandes planetas exteriores gaseosos es que los planetas exteriores están más lejos del Sol y, por lo tanto, pueden albergar grandes atmósferas que no son erosionadas por el viento solar.

Bien, veamos a Venus. 30% más cerca del Sol y tiene un campo magnético mucho más débil que la Tierra. Así que esperaríamos mucho menos de una atmósfera, si es que hay alguna. Pero la atmósfera de Venus es 92 veces más espesa que la nuestra. ¿Cómo?

Ahora sé que la atmósfera de Venus tiene un 96% de dióxido de carbono, que es más pesado que el O2 o el N2, por lo que es un poco más "fuerte" contra el viento solar. Pero, sinceramente, no veo cómo eso es suficiente. El peso molecular del CO2 en comparación con el O2 es 44/32 = 1,375 veces más pesado. Pero nuevamente, Venus está un 30% más cerca del Sol y tiene un campo magnético extremadamente débil. Tampoco olvidemos lo malditamente caliente que es Venus, lo que significa que sus moléculas de aire están rebotando mucho más fuerte, lo que facilita que las partículas del viento solar lleguen y eliminen ese CO2 al espacio.

Tampoco nos olvidemos de Marte, que también tiene una atmósfera 96% CO2 (muy interesante por qué ambos son 96%). Pero la atmósfera de Marte es extremadamente delgada, solo unos pocos cientos de pascales. Si el viento solar puede hacer eso hasta Marte, que está 2,1 veces más lejos que Venus... entonces, ¿qué está haciendo Venus con todo ese aire?

Traté de pensar en algunas cosas que hacen que Venus sea diferente de la Tierra o Marte: Venus gira extremadamente lento. Venus gira en dirección opuesta. Venus no tiene luna(s). Venus no tiene agua, ni actividad tectónica o volcánica, ni gente. No veo cómo nada de esto ayudaría a mantener su atmósfera contra el viento solar.

(Cualquier comentario en broma sobre un pueblo venusiano extinto que hace un uso insensato de los combustibles de carbono, por lo tanto, el efecto invernadero desbocado, el 96% de CO2 y el planeta cocinado, será recibido con escepticismo).

Tiene más masa, por lo tanto más gravedad.
Buena pregunta, especialmente porque Ganímedes tiene un campo magnético pero no tiene atmósfera, y Titán tiene una atmósfera espesa pero no tiene campo magnético. Pero cada uno de ellos es mucho menos sustancial que los de Marte.
@gerrit Venus tiene menos masa que la Tierra. La gravedad de la superficie de Venus es aproximadamente el 90% de la Tierra.
@LocalFluff Bien, ni siquiera pensé en esos dos, aunque sé que he oído hablar de eso antes. Es interesante comparar los planetas exteriores con los interiores, porque según la explicación tradicional, todas esas lunas de los planetas exteriores también podrían acumular atmósferas fácilmente.
¿No querrás decir "recibido por el escepticismo"? :)
Nota al margen: creo que Venus tiene actividad volcánica...

Respuestas (2)

La masa de Marte es tan pequeña y su campo magnético tan débil que no puede retener el carbono durante un largo período de tiempo, haciendo que casi todo escape.

Venus Tierra y Marte
(Venus y la Tierra son casi idénticos en tamaño, Marte es mucho más pequeño)

Venus realmente no pierde gran parte de su atmósfera, la única excepción notable es que todos los compuestos de hidrógeno están prácticamente ausentes.

¿Por qué la atmósfera de Venus es mucho más densa en comparación con la de la Tierra? Seguramente podemos resistir el viento solar incluso mejor que Venus. Tanto Venus como la Tierra son lo suficientemente masivos y tienen campos magnéticos significativos para resistir el viento solar y mantener una atmósfera significativa (Marte no puede, es demasiado pequeño y el campo magnético es demasiado débil). Entonces, ¿por qué la diferencia?

La masa de la atmósfera de Venus es 4.8 ⋅ 10 20 k gramo , o sobre 1.2 ⋅ 10 20 k gramo de carbono, ya que es principalmente dióxido de carbono. ¿Dónde está todo ese carbono en la Tierra? Nuestra atmósfera sólo contiene 8.1 ⋅ 10 14 k gramo . Una gran cantidad de carbono también se disuelve en los océanos, aproximadamente 3.6 ⋅ 10 dieciséis k gramo , pero eso sigue siendo más de tres órdenes de magnitud menos. Sumando todo el carbón, petróleo, etc. seguimos por debajo 5 ⋅ 10 dieciséis k gramo , por lo que una civilización de Venus quemando todos sus combustibles fósiles no puede ser la explicación.

¿Dónde está ese carbono en la Tierra?

Gran parte de ese carbono que falta en la Tierra está en la piedra caliza. La cantidad total de carbono en la piedra caliza de la corteza es de aproximadamente 4 ⋅ 10 19 k gramo . ¡Ahora estamos hablando! La piedra caliza es solo el 10% de la roca sedimentaria, por lo que probablemente haya mucho más carbono en la corteza. Dichos compuestos que contienen carbono liberan carbono a altas temperaturas, por lo que ya están descompuestos en Venus.

La Tierra también tiene una atmósfera espesa, al igual que Venus. Pero actualmente está unido a la corteza.

Por extraño que parezca, la temperatura más alta de Venus es la causa de la densa atmósfera.

La masa del planeta no es un factor tan importante como su ionosfera inducida, que crea una burbuja magnética similar a la de la magnetosfera de la Tierra. Una vez ionizadas, las partículas de la atmósfera superior pueden escapar fácilmente del planeta ya que la velocidad de captación es de varios cientos de km/s (es decir, mucho mayor que la velocidad de escape del planeta).
@honeste_vivere ¿Estás seguro de que el campo magnético de Venus es más importante que su masa? El campo es 300 veces más débil que el de la Tierra. Gracias de todos modos, puedo editar mi respuesta un poco.
Sí, los campos ionosféricos inducidos son débiles, pero como saben, la gravedad es algo 40 órdenes de magnitud más débil que las fuerzas electromagnéticas. La velocidad de captación de partículas, es decir, la velocidad a la que una partícula recién ionizada será acelerada por el campo eléctrico convectivo del viento solar, es mucho más rápida que la velocidad de escape de cualquiera de los planetas de nuestro sistema solar (incluso Júpiter). En ausencia de campos magnéticos protectores (es decir, los de una magnetosfera), el viento solar recogerá una partícula recién ionizada, de ahí el nombre de iones captadores ...
Hubo un artículo reciente del equipo de la misión MAVEN que discutió por qué Marte perdió su atmósfera y sugiere que el viento solar fue la causa principal debido a los efectos de captación, entre otras cosas. El tamaño del planeta también importa a esa distancia radial porque los radios de giro de algunos de los iones captadores pueden ser más grandes que los de Marte. Mientras que en Venus, la misma partícula generalmente tendrá un radio de giro mucho más pequeño debido al campo magnético del viento solar más grande...
@honeste_vivere OK, eso explica mejor por qué la Tierra y Venus tienen una atmósfera más grande que Marte, y eso es algo que solo he tocado brevemente en mi respuesta. Voy a editar parte de la información lo antes posible. ¡Gracias por la aportación!
@Hohmannfan: ¿Cuál es tu punto? Está hablando de la masa de la atmósfera, mientras que la pregunta es sobre la tasa de pérdida de masa. Una atmósfera espesa debería filtrarse aún más fácilmente al espacio (la gravedad propia de la atmósfera de Venus sigue siendo insignificante frente a la masa planetaria), ya que llena el pozo de gravedad más fácilmente y alcanza el radio de jeans/punto sónico también más fácilmente. Por lo tanto, la cuestión de cómo Venus retuvo su atmósfera sigue abierta.

Esto parece una buena lectura si está realmente interesado en el tema, pero la respuesta simple parece ser que la ionosfera de Venus es lo suficientemente fuerte como para desviar suficientemente el viento solar, sin la necesidad de un fuerte campo magnético. Aunque esto no protege completamente al planeta, Venus aún pierde algo de su atmósfera en el espacio.

Como sabemos, Venus tiene más volcanes que cualquier otro planeta del sistema solar. En 2020 un estudio determinó que algunos de estos volcanes muestran signos de actividad. ¿Podría toda esta actividad volcánica (pasada y presente) haber actuado para compensar parte de la atmósfera perdida?
¿Cómo sobrevive la espesa atmósfera de Venus contra el viento solar?
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