Почему на Титане есть атмосфера?

Почему у Титана есть атмосфера, учитывая его относительно небольшую массу (сравнимую с нашей луной)? Почему он не потерян в космосе или атмосфера Титана постоянно пополняется?

en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_escape может помочь; графики показывают сочетание пониженной температуры и увеличенной скорости убегания

Ответы (3)

Масса Титана 1345·10 23 кг, а масса Луны 7349·10 22 кг. Гравитация на поверхности составляет 1,35 м/с² для Титана и 1,62 м/с² для Луны.

Но температуры поверхности очень разные, 94 К для Титана, но средняя температура поверхности Луны составляет 218 К, а пиковая около 300 К.

Из-за высокой температуры поверхности Луны небольшая часть (из-за распределения Больцмана) атомов газа имеет скорость, большую скорости убегания Луны. За миллионы лет этой небольшой части хватило бы, чтобы выпустить большую часть газа.

меньший солнечный поток также может быть фактором.
Титан имеет большую массу, но меньшую поверхностную гравитацию? Он существенно менее плотный?
IIRC есть полиномиальный или экспоненциальный коэффициент температуры высокого порядка в уравнениях скорости потерь; так что быть в 2-3 раза холоднее - это действительно огромное преимущество, а не просто незначительные изменения по краям.
@jkavalik Средняя плотность Титана составляет 1,88 г/см³, а Луны — 3,341 г/см³. Просто загляните в Википедию.
Этот ответ несколько упрощен. атомы газа имеют скорость больше скорости убегания Луны. Типичная тепловая скорость молекулы O2 на Луне при средней температуре поверхности составляет около 340 м/с. Скорость улета с Луны 2380 м/с. Так что на самом деле очень редко молекула О2 будет двигаться быстрее, чем скорость убегания. Вероятность экспоненциально падает с энергией, так что только очень тонкий хвост распределения Больцмана будет двигаться достаточно быстро, чтобы ускользнуть.
Соответствующие цифры для Титана составляют 220 м/с и 2640 м/с. Из-за экспоненциальной зависимости распределения Больцмана от энергии это имеет огромное значение.
@Ben Crowell Спасибо, что написали о распределении Больцмана. Но если времени много, например, миллионы лет, то очень тонкого хвоста распределения Больцмана хватило бы для того, чтобы большинство молекул О2 окончательно покинули Луну.
Да, ваше утверждение в вашем комментарии верно. Как насчет того, чтобы отредактировать ответ соответствующим образом?

Основным фактором является более низкая температура Титана, в результате чего максимальная скорость молекул газа в атмосфере Титана меньше скорости убегания. Гипотетически входящая бомбардировка солнечным ветром также увеличивает кинетическую энергию молекул газа по сравнению со скоростью убегания, так что со временем атмосфера, не защищенная магнитным полем, потеряет свою атмосферу из-за солнечного ветра.

Поток солнечного ветра убывает пропорционально квадрату расстояния от Солнца. Учитывая, что его планета-хозяин, Сатурн, находится в 10 астрономических единицах от Солнца. Она в 9 раз дальше от Солнца, чем наша Луна. Таким образом, поток солнечного ветра, достигающий Титана, в 9 квадратов или в 81 раз слабее, чем на нашей Луне. Поскольку, в отличие от нашей Луны, Титан обладает значительным магнитным полем, плюс он проводит 95% своей орбиты в очень сильном магнитном поле Сатурна, небольшой солнечный ветер, который действительно достигает окрестности Титана, полностью отклоняется или ослабляется этими магнитными полями.

В самом деле, можно предположить, что частицы плазмы солнечного ветра были бы настолько отклонены и ослаблены, что их средняя скорость была бы намного меньше скорости убегания Титана к тому времени, когда они проникнут в атмосферу Титана на его полюсах, таким образом, солнечный ветер фактически увеличивается. Атмосфера Титана, а не взорвана, как это случилось с нашей луной.

Я думаю, вы имеете в виду, что 10 а.е. в десять раз больше расстояния, и поэтому поток равен 1/(10^2) или 1%.
@Nathan Tuggy 1AU будет израсходован на расстояние от Солнца до нашей Луны. Следовательно, Титан будет на 9 а.е. дальше от этой точки.
10 а.е. в 10 раз дальше 1 а.е. Вот и все.

У Титана также есть больше подходящих материалов для создания атмосферы. Помните, что наша собственная массивная (для сравнения) Земля не имела атмосферы; он испарился при охлаждении. Наша Луна, если она образовалась в результате столкновения, потеряла свое летучее вещество между моментом столкновения и преобразованием в массивное тело, тогда как Титан сохранил более летучее вещество.

Титан также можно сравнить с большим спутником Нептуна Тритоном и с карликовой планетой Плутон. У последних есть много хороших вещей на поверхности, но недостаточно волатильности, чтобы соответствовать Титану, потому что они слишком холодные.

+1, так как это единственный ответ, затрагивающий важную тему истории дегазации. В Солнечной системе есть и другие тела такой же массы и плотности, не обладающие атмосферой. Гораздо важнее понять это, чем смотреть на в т час е р м а л / в е с с а п е -параметр, который на самом деле не объясняет отсутствие атмосфер.
Почему на Титане есть атмосфера?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 9v