Предполагая, что планета похожа на Землю, с большим количеством поверхностной воды и атмосферного кислорода и находится в обитаемой зоне солнцеподобной звезды, как луна, вращающаяся вокруг этой планеты, может сохранять плотную атмосферу?
Луна НЕ пригодна для жизни и имеет мало или совсем не содержит атмосферного кислорода. Атмосфера достаточно плотная, чтобы вокруг Луны образовывалась видимая дымка, как у Титана.
Однако, в отличие от Титана, луна и планета будут находиться достаточно близко к родительской звезде, чтобы нагреваться так же, как Луна, а с атмосферой температура поверхности, вероятно, будет еще выше. Проблема в том, что я не знаю, как предотвратить последующий безудержный парниковый эффект и продлить жизнь атмосферы, не охлаждая Луну (а следовательно, и планету).
Так как же луна может сохранять плотную атмосферу, не ставя под угрозу обитаемость планеты-хозяина?
Предположим, что ваша система планета-луна на самом деле является двойной планетной системой.
Предположим, что обе планеты имеют одинаковый размер. Очевидно, что если одна из идентичных планет имеет достаточную гравитацию и магнитное поле, чтобы сохранить плотную атмосферу, то другая идентичная планета также будет иметь достаточную гравитацию и магнитное поле, чтобы сохранить плотную атмосферу, хотя и не обязательно такой же плотности и состава, как другая планета. .
Затем уменьшите размер одной из планет-близнецов до астероида в одну милю в диаметре. Очевидно, что такой крошечный астероид не будет иметь достаточной гравитации или магнитного поля и не сможет сохранить плотную атмосферу.
Так что попробуйте объекты среднего размера, такие как луна или планета-компаньон Земли, например планета.
Кажется довольно очевидным, что объект размером с Луну в обитаемой зоне своей звезды не будет иметь заметной атмосферы, поскольку Луна находится в обитаемой зоне своей звезды и не сохраняет заметной атмосферы. И расчеты показывают, что если бы Луне была дана атмосфера, подобная земной, она рассеялась бы в космосе всего за 1000 лет, если бы ее нельзя было каким-то образом сдержать удерживающим силовым полем атмосферы, или крышей вокруг всей Луны, или чем-то еще из научной фантастики.
Титан действительно сохраняет плотную атмосферу, более плотную, чем земная, но ему было бы труднее сохранить ее, если бы он находился в обитаемой зоне звезды и, следовательно, имел гораздо более горячие и быстрые газы в выходном слое его атмосферы. И расчеты показывают, что Титан не может сохранять свою нынешнюю атмосферу, пока существует Титан, поэтому нынешняя атмосфера Титана должна быть либо намного моложе Титана, либо должна постоянно обновляться за счет большего количества газов с Титана примерно с той же скоростью, с которой газы улетучиваются. из атмосферы.
Марс намного больше Титана и обладает гораздо большей способностью удерживать атмосферу. Но его атмосфера намного тоньше, чем у Земли или Титана. Считается, что большая часть первоначальной марсианской атмосферы ушла в космос или химически связалась с поверхностными породами. Таким образом, возможно, что объект в обитаемой зоне звезды должен быть значительно больше Марса, чтобы сохранить плотную атмосферу, подобную земной.
Венера лишь немного меньше Земли и, следовательно, имеет немного меньшую способность удерживать атмосферу. Но атмосфера Венеры во много раз плотнее земной, потому что по разным причинам Венера создала гораздо более плотную атмосферу, чем Земля. Ясно, что планета размером с Венеру или планета значительно меньше Венеры могла бы сохранить атмосферу с такой же плотностью, как у Земли.
Многие люди предположили бы, что планета в обитаемой зоне своей звезды должна быть где-то между размерами Марса и размером Венеры, чтобы сохранить атмосферу с плотностью атмосферы Земли.
Таким образом, ваша система планета-луна будет больше походить на двойную планету, чем на Землю и Луну, и некоторые люди предполагают, что Земля и Луна уже считаются двойной планетой.
Вполне возможно, что если ваша «луна» имеет атмосферу из более тяжелых газов, она может сохранить плотную атмосферу из этих тяжелых газов, будучи меньше и имея меньшую скорость убегания, чем необходимо для сохранения земной атмосферы. И, подобно Титану, «луна» может испускать газы с высокой скоростью, чтобы заменить газы, выходящие из атмосферы.
Поскольку ваша пара планета-луна будет иметь «луну», вероятно, намного большую, чем Луна, один из способов не допустить, чтобы она выглядела как двойная планета, — сделать мир, эквивалентный Земле, немного больше, чем Земля. Но в вашей истории могут быть пределы того, насколько большим вы можете ее сделать. Если люди собираются ходить по поверхности планеты, гравитация на поверхности должна быть, например, меньше примерно в 1,25 от земной.
Поэтому, возможно, вы захотите описать его как двойную планету, а не как планету и луну.
Смотрите ответы на этот вопрос:
Проверка реальности: обитаемая луна вокруг похожей на Землю планеты 1
Также см. график в ответе Л. Датча на этот вопрос:
Луны размером с Луну Земли не могут иметь атмосферы
Как бы. Мы вернемся к этому через мгновение. В нынешнем виде старая золотая Луна никак не может иметь атмосферу. Луне просто не хватает гравитации, чтобы удерживать атмосферу на месте. Если бы мы открыли кислородный баллон на поверхности Луны, то то, что не уплыло из-за отсутствия гравитации, было бы унесено солнечным ветром. (Недостаточная гравитация также означает отсутствие магнитосферы....)
Но что вам на самом деле нужно?
Давайте предположим по причинам, которые современной науке кажутся невозможными, что Луну постоянно сжимают, как игрушку для беспокойства, что приводит к вулканизму. Теперь у вас есть атмосфера, потому что вулканическая активность постоянно выталкивает серу и другие вулканические газы в «небо». Он все еще постоянно теряется в космосе из-за низкой гравитации и сильных солнечных ветров... но он также постоянно пополняется.
У этого также есть фактор прохлады, поскольку он будет оставлять атмосферный след, когда он движется по орбите и удаляется от солнца. Это означает, что когда Луна находится между планетой и ее звездой, часть этой атмосферы попадет на планету.
К сожалению, это требует некоторого махания руками
Потому что у обитаемых миров нет гравитации, чтобы вызвать внутренний нагрев их лун. Но я не думаю, что это должно вас останавливать.
У меня нет конкретных научных знаний, чтобы ответить на ваш вопрос, но я мог бы переформулировать его так, чтобы был достаточен менее научный ответ...
Если вы спросите: «Как у этой пригодной для жизни планеты может быть луна с атмосферой во время моей истории или игры?»
тогда ответ становится доступным...
Просто сделайте лунную атмосферу относительно новой вещью. Возможно, несколько сотен лет назад в Луну врезался астероид из замороженных газов, выбросивший огромное количество лунной пыли и собственных внезапно разморозившихся газов вверх, но без достаточной энергии, чтобы избежать гравитации Луны. Тогда Луна сможет удерживать эту фиктивную атмосферу в течение необходимого вам периода времени, прежде чем солнечные ветры унесут ее.
Откуда у этой обитаемой планеты может быть луна с естественной атмосферой?
В нынешнем виде старая золотая Луна никак не может иметь атмосферу.
Гений! У вашей луны достаточно гравитации, потому что она сделана из чистого золота ! Это увеличило бы плотность примерно с 3 г/см^3 до 19 г/см^3, и гравитация, соответственно, увеличилась бы примерно в 6 раз.
Этот вопрос касается гравитации, необходимой для удержания атмосферы. https://physics.stackexchange.com/questions/52527/can-low-gravity-planets-sustain-a-breathable-atmosphere
Я был удивлен, увидев, что луна так близко; 6-кратное увеличение гравитации должно легко сделать его достаточно хватательным для вашего дыма.
Бонус: золото обладает проводимостью, и при прохождении через магнитное поле Земли должны возникать вихревые токи и, как следствие, противоположное магнитное поле. Эта индуцированная магнитосфера должна служить для отклонения солнечного ветра и сохранения атмосферы.
Также эта луна будет очень блестящей и яркой, что понравится людям.
Земля на самом деле имеет значительно большую луну, чем большинство планет такого размера, и ее гравитация все еще слишком слаба, чтобы удерживать атмосферу. Чтобы иметь луну с атмосферой, она должна быть не столько луной, сколько двойной планетой, то есть планетами, вращающимися вокруг друг друга, когда они путешествуют вокруг своей звезды.
Глобин347