Вторичная атмосфера
Вторичная атмосфера — это атмосфера планеты , которая образовалась не путем аккреции планеты во время формирования звезды . Вместо этого вторичная атмосфера образуется в результате внутренней вулканической активности или накопления материала в результате ударов комет . Это характерно для планет земной группы , к которым относятся и другие планеты земной группы Солнечной системы : Меркурий , Венера и Марс . Вторичные атмосферы относительно тонкие по сравнению с первичными атмосферами, такими как атмосфера Юпитера . [ 1 ] Дальнейшая обработка вторичной атмосферы, например, процессами биологической жизни , может привести к образованию третичной атмосферы , такой как атмосфера Земли. [ нужна ссылка ] .
Эволюция атмосферы
[ редактировать ]Начальная точка
[ редактировать ]Во время формирования планет Солнца газ и пыль из протопланетного диска аккрецируются на все формирующиеся планеты. [ 2 ] В зависимости от окончательного размера планеты, она может иметь или не иметь достаточную гравитацию, чтобы сохранить эту первую, первичную атмосферу , или солнечные ветры звезды срывают атмосферу с планеты. [ 3 ] Планеты -гиганты , такие как Юпитер и Сатурн , стали достаточно большими и смогли удержать свою первичную атмосферу, которую они приобрели во время формирования, в то время как планеты земной группы , такие как Венера и Земля , не имеют достаточной гравитации, чтобы удерживать первоначальную атмосферу. Будучи сделанными из камня, они способны проходить через геологические процессы, в результате которых в атмосферу выделяется газ.
Посленачальная атмосфера
[ редактировать ]Если планета слишком мала, то ее гравитация недостаточно сильна, чтобы удержать весь газ, который она получила во время формирования. Это приводит к тому, что первичная атмосфера, которая в основном состоит из водорода (H 2 ) из туманности, в которой образовалась Солнечная система, [ 2 ] убежать и полностью покинуть планету. Водород, будучи самым легким элементом, естественным образом выйдет из атмосферы, поскольку он является наиболее плавучим. Если планета хочет получить новую атмосферу, она должна создать ее из материалов, находящихся внутри самой планеты.
Вулканизм является примером геологического процесса, который выкачивает вулканические газы , такие как углекислый газ (CO 2 ) и диоксид серы (SO 2 ), которые выходят из различных источников. [ 4 ] Во время фазы горячей протопланеты расплавленная планета или луна остывает, что приводит к затвердеванию поверхности. Материал все еще хочет выделять газ, что приводит к появлению отверстий в коре, из которых будет извергаться газ, который часто задерживается в полостях горных пород, включая астероиды , метеоры и кометы , которые бомбардируют поверхность планеты во время и после ее формирования. Расплавленная магма или лава способны удерживать газы, которые растворены или связаны с самой магмой или лавой, и высвобождаются при раскрытии вулкана, где давление становится достаточно низким для сублимации.
Вода (H 2 O) — очень распространенная молекула во Вселенной, поэтому астероиды и кометы во время формирования Солнечной системы, вероятно, были причиной того, что вода вокруг Солнечной системы появилась. Когда вода подается впервые, она смешивается с окружающей лавой и остается в ловушке до тех пор, пока достаточно не остынет. Вулканы, наряду с другими газами, упомянутыми выше, также будут извергать водяной пар, попавший в магму. Что касается Земли, ее самая ранняя вторичная атмосфера почти полностью состояла из водяного пара и углекислого газа. [ 2 ]
Планетарные условия
[ редактировать ]Результат обретения планетой атмосферы после потери первой сильно зависит от индивидуальных условий планеты, а также от условий ее размещения в Солнечной системе. Различные типы звезд имеют различное количество солнечного ветра и вредного излучения. Это те компоненты, которые в первую очередь лишают планету атмосферы. [ 2 ] Например, у Меркурия нет атмосферы, потому что он находится настолько близко к Солнцу, что солнечные ветры лишили его планеты. Земля имеет атмосферу во многом благодаря магнитному полю, которое отклоняет большую часть вредного излучения и солнечных ветров от поверхности. Мало того, что Земля имеет атмосферу из-за выделения газа, но ее благоприятные условия породили жизнь, которая производит газ в качестве побочного продукта, например, фотосинтез создает кислород, который является характеристикой, необходимой для создания третичной атмосферы. Венера, с другой стороны, не имеет магнитного поля, что означает, что она подвергается бомбардировке солнечным ветром и радиацией, но вулканическая активность планеты продолжает выбрасывать в ее атмосферу все больше углекислого газа.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джеймс Шомберт (2004). «Первичные атмосферы (Астрономия 121: Лекция 14 Атмосферы планет земной группы)» . Кафедра физики Университета Орегона . Проверено 22 декабря 2009 г.
- ^ Jump up to: а б с д Нанн, Джон Ф. (1 января 1998 г.). «Эволюция атмосферы» . Труды Ассоциации геологов . 109 (1): 1–13. Бибкод : 1998ПрГА..109....1Н . дои : 10.1016/S0016-7878(98)80001-1 . ISSN 0016-7878 . ПМИД 11543127 .
- ^ Кайт, Эдвин С.; Барнетт, Меган Н. (04 августа 2020 г.). «Утрата и возрождение вторичной атмосферы экзопланеты» . Труды Национальной академии наук . 117 (31): 18264–18271. arXiv : 2006.02589 . Бибкод : 2020PNAS..11718264K . дои : 10.1073/pnas.2006177117 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 7414166 . ПМИД 32694204 .
- ^ Тянь, Мэн; Хенг, Кевин (08 марта 2024 г.). «Атмосферная химия вторичных и гибридных атмосфер суперземель и субнептунов» . Астрофизический журнал . 963 (2): 157. arXiv : 2301.10217 . Бибкод : 2024ApJ...963..157T . дои : 10.3847/1538-4357/ad217c .