Может ли планета с поверхностной гравитацией 0,9 сохранить эту атмосферу?

Ответ: да, можно!

Вопрос о том, может ли планета сохранять атмосферу, зависит от соотношения между скоростью убегания и средней тепловой скоростью частиц в атмосфере. Очень, очень грубо, если$v_{\mathrm{esc}}/v_{\mathrm{therm}}\gtrsim6$, планета должна быть в состоянии сохранить свою атмосферу. Быстрый подсчет показывает, что для молекул азота это отношение чуть больше 22, что согласуется с тем фактом, что атмосфера Земли содержит довольно много азота. С другой стороны, для молекулярного водорода это отношение меньше 6 (хотя и ненамного), что объясняет, почему Земля потеряла водородную оболочку, которую она могла первоначально сформировать.

Поскольку ваша планета имеет скорость убегания, очень похожую на земную, и температуру, такую ​​же, как у Земли, мы должны ожидать атмосферу с составом, очень похожим на земную — с более тяжелыми газами, такими как азот и кислород, но небольшим количеством водорода и гелия. (Земля на самом деле не слишком далека от порога способности удерживать некоторое количество гелия, но вы должны учитывать такие факторы, как влияние солнечного ветра на верхние слои атмосферы.)

Конечно, можно достичь любого давления, которое вы хотите; просто увеличить массу атмосферы! Получается, что мы можем связать массу атмосферы$M_{\text{atm}}$к поверхностному давлению$p_0$к

$$M_{\text{atm}}=\frac{p_0}{g}4\pi R^2=\frac{4\pi R^4p_0}{GM}$$ с$M$масса планеты и$R$его радиус. Учитывая ваши значения космической скорости и гравитации на поверхности, мы можем рассчитать, что он должен иметь радиус в 1,14 раза больше, чем у Земли, и массу в 1,16 раза больше, чем у Земли.$^{\dagger}$. Мы подставляем эти значения в приведенное выше уравнение вместе с давлением 1,5 атм, и мы обнаруживаем, что ваша планета должна иметь атмосферу в 2,26 раза больше, чем у Земли. Это справедливо независимо от состава атмосферы!

Остается еще вопрос, насколько реально для планеты вообще аккрецировать такое количество газа, и у меня нет на него хорошего ответа. Вполне возможно, что условия в протопланетном диске включали более высокие концентрации этих более тяжелых газов, чем обычно.

---

$^{\dagger}$С

$$v_{\mathrm{esc}}=\sqrt{\frac{2GM}{R}},\quad g=\frac{GM}{R^2}$$ мы можем показать, что$v_{\mathrm{esc}}=\sqrt{2gR}$, что позволяет вычислить$R$к $$R=\frac{v_{\mathrm{esc}}^2}{2g}$$ когда у нас это есть, мы можем найти$M$изменив наше уравнение для скорости убегания: $$M=\frac{v_{\mathrm{esc}}^2R}{2G}$$