Um planeta tectonicamente inativo pode reter uma atmosfera de longo prazo?

Um planeta pode ser tectonicamente inativo e ainda reter uma magnetosfera e uma atmosfera protegida? Como isso funciona?

De que outra forma um planeta poderia reter uma atmosfera espessa como a da Terra por longos períodos de tempo?

Note, eu não estou perguntando sobre ciências da Terra SE, bem, a questão não é sobre a Terra. Eu esperava que houvesse algum tipo de teoria astronômica para outros possíveis planetas habitáveis.

Sim, um planeta tectonicamente inativo pode reter uma atmosfera de longo prazo.

Você faz a conexão de que a falta de placas tectônicas em um planeta indica um núcleo "morto" e, portanto, o referido planeta não possui magnetosfera. Como tal, vou interpretar sua pergunta como: um planeta sem magnetosfera pode reter uma atmosfera a longo prazo? Como prova, ofereço Vênus.

Campo Magnético de Vênus

Vênus é um planeta sem uma magnetosfera gerada por um núcleo. Pensa-se que a causa disso seja a lenta taxa de rotação de Vênus (de quase 243 dias) e a falta de convecção, permitindo movimentos em massa no núcleo. Como eu tenho certeza que você sabe, você precisa de carga em movimento para criar campos magnéticos e o núcleo de Vênus simplesmente não está se movendo. Como tal, vemos que Vênus é um planeta morto tectonicamente - sua superfície tem aproximadamente 500 milhões de anos, enquanto a superfície da Terra é reciclada a cada 100 milhões de anos ou menos devido à nossa placa tectônica.

Agora, Vênus não é totalmente desprovido de um campo magnético. Ironicamente, a falta de uma magnetosfera permite a geração de um campo magnético por sua atmosfera. Como a radiação do Sol atinge mais ou menos diretamente a atmosfera, Vênus possui uma forte ionosfera. Quando você recebe muitas partículas carregadas se movimentando em uma atmosfera, obtém um campo magnético. Mas, no geral, esse campo é muito, muito fraco em comparação com uma verdadeira magnetosfera como a que temos na Terra.

Eu encontrei essa fonte que fala muito sobre esse conceito e por que Vênus não tem uma magnetosfera. Confira para obter muito mais detalhes detalhados.

Atmosfera de Vênus

Portanto, Vênus não possui magnetosfera apreciável (ou tectônica de placas). Por que isso tem uma atmosfera? E garoto, isso tem uma atmosfera. A pressão superficial em Vênus é estimada em .$\sim93\:\mathrm{atm}$

Em suma, a resposta é que a inundação do vento solar contra uma atmosfera não é necessariamente o principal fator que contribui para a perda atmosférica. Pode ser, mas nem sempre. Por exemplo, Mercúrio, outro planeta com uma magnetosfera fraca (mas diferente de zero), não tem atmosfera (se é que alguma vez existiu) porque está tão perto do Sol que o vento solar provavelmente explodiu essa atmosfera há muito tempo. Vênus, por outro lado, está longe o suficiente para que o vento solar simplesmente não possa tirar a atmosfera. Aqui vou citar a wikipedia diretamente (ênfase minha).

A falta de campo magnético não determina o destino da atmosfera de um planeta. Vênus, por exemplo, não possui um campo magnético poderoso. Sua proximidade com o Sol também aumenta a velocidade e o número de partículas, e presumivelmente faria com que a atmosfera fosse despojada quase inteiramente, como a de Marte. Apesar disso, a atmosfera de Vênus é duas ordens de magnitudes mais densas que a da Terra. Modelos recentes indicam que a remoção pelo vento solar é responsável por menos de 1/3 do total de processos de perda não térmica.

Perda atmosférica

Se o vento solar não é o fator que contribui para a perda atmosférica, o que é? A resposta para isso é um processo conhecido como Fuga de Jean . Simplificando, para que as partículas de gás na atmosfera escapem para o espaço, elas precisam de energia suficiente para sair bem da gravidade do planeta. Algumas partículas terão essa energia e, assim, escapam para o espaço. Com o tempo, a atmosfera se esvai pouco a pouco (isso também está acontecendo na Terra!).

Os fatores que contribuem para a taxa na qual um planeta perde sua atmosfera são coisas como a massa e o raio do planeta e a massa das partículas atmosféricas. Vamos olhar para Vênus. É comparável em massa e tamanho à Terra e, portanto, tem uma gravidade razoavelmente apreciável. Para que algo escape de Vênus, ele deve estar viajando a (em comparação com os da Terra ). Mas, pelo menos para Vênus, o fator importante é que os átomos e moléculas em sua atmosfera são pesados. É quase inteiramente ( ) o dióxido de carbono que possui uma massa de . Isso significa que as chances de uma partícula tão grande conseguir energia para escapar é bem pequena.$10.4\:\mathrm{km/s}$ ∼ 97 % ∼ $11.2\:\mathrm{km/s}$$\sim97\%$$\sim44\:\mathrm{amu}$

Gases externos

Apenas mais um ponto a acrescentar a isso. Alguém pode argumentar que possivelmente a atmosfera é / pode ser reabastecida continuamente, mas isso não funcionará aqui porque estamos assumindo que o planeta está morto tectonicamente. Você não pode realmente eliminar gases em um planeta sem superfície ativa.

Conclusão

Existem muitos fatores que determinam a fuga atmosférica. Planetas diferentes perderão a atmosfera por diferentes razões. No entanto, é inteiramente possível para um planeta, nas condições certas, manter uma atmosfera a longo prazo, apesar da falta de uma magnetosfera global. Como podemos ver em Vênus, as condições geralmente são que o planeta esteja suficientemente longe da estrela, sua atmosfera seja suficientemente densa e composta de partículas pesadas, e o próprio planeta seja grande o suficiente para ter uma gravidade apreciável. Se todas essas condições forem cumpridas, um planeta poderá reter uma atmosfera sem ter uma magnetosfera para protegê-la.