Правдоподобие атмосфер с преобладанием гелия на суперземлях

Я часто использую эту полезную диаграмму для построения мира.

введите описание изображения здесь

Теперь я пришел к мысли о том, что гелий более массивен, чем водород, поэтому сценарий, когда водород улетучивается, а гелий остается, возможен и подсказан диаграммой. Поскольку эта линия удержания гелия, но выхода водорода проходит между ледяными гигантами и планетами земной группы, суперземли приходят на ум как вероятные кандидаты на роль таких атмосфер. В конце концов, суперземля может быть мини-ледяным гигантом или огромной планетой земной группы. Таким образом, я разработал два следующих сценария и хотел бы, чтобы вы покритиковали их на предмет их правдоподобия. Если у вас есть какие-либо дополнительные мысли об этих мирах, я бы тоже хотел их услышать. Этот вопрос и этот ответ особенноуже предоставил некоторую интересную информацию об условиях на планете с гелиевой атмосферой.

Влажный

Как ледяной гигант с малой массой/мини-Нептун/суперземля с толстой оболочкой (примерно 8,5 млн лет назад) Влажность образовалась за пределами линии промерзания и мигрировала внутрь, где она стала достаточно горячей, чтобы ее водородная оболочка вышла (приблизительно 230 К). Согласно моим расчетам обратной стороны конверта, гелиевая оболочка 95%+ около 0,2 Me должна сохраняться. Эта установка звучит очень похоже на ледяных гигантов Солнечной системы, поэтому следует ожидать схожую внутреннюю структуру; стереопространственный океан-мир с океанами HO2, CH4 и NH3, который затвердевает глубоко в экзотических льдах.

Сухой

Сухая - это каменистая суперземля, образовавшаяся внутри границы мороза, с твердым железным ядром (около 2 Me, около 1 Re). Как и Земля, она накопила первичную водородно-гелиевую оболочку, но, в отличие от Земли, потеряла только водород и небольшую часть гелия, когда воспламенилась ее родительская звезда. Я предполагаю, что правдоподобный диапазон давления такой планеты может доходить до 1000 атм гелия (я вытаскиваю это из шляпы, какая правдоподобная цифра?), но Сухой - это умеренная погоня, поскольку 400 К горячей планета потеряла значительную часть гелия во время сильного удара. Таким образом, атмосфера Сухого содержит 5 атм He и 1,6 атм N2. Он кажется удивительно земным, если не считать гелия.

Опять же, правдоподобны ли эти сценарии с гелиевой атмосферой или есть какие-то проблемы, которые я упустил?

EDIT1: Было указано, что существование первичной водородно-гелиевой атмосферы на Земле не доказано. СУХОЙ, возможно, невозможен.

Вы когда-нибудь встречали словосочетание «газовый карлик»? См. также Kepler 138d для планеты, которая имеет удивительно низкую плотность, учитывая ее размер.
@StarfishPrime У меня есть, но это не относится к планете размером с несколько земных масс, почти полностью состоящей из водорода, найденного на внешних окраинах Солнечной системы?
@MorrisTheCat Довольно интересно и относительно соответствует моим мыслям. Звучит как сценарий для WET, если бы он мигрировал дальше внутрь. Подробности о развитии атмосферы - это именно то, что я ищу.
Нет, просто мир с низкой плотностью между массой Земли и Нептуна (плюс-минус немного, см. Кеплер 138d и т. д.). Радиус орбиты не указан.
Мне трудно найти хорошую математику по этой теме, но я ЧУВСТВУЮ, что ваш сухой сценарий потребует большей массы, чем это. РЕДАКТИРОВАТЬ: О, эй, это может помочь: astronomy.stackexchange.com/questions/21211/…
@MorrisTheCat Ссылка говорит о радиоактивном распаде, создающем гелиевую атмосферу. Это не то, что я ищу. Неоспоримо, что даже на Земле когда-то была атмосфера H2/He. Хотя, возможно, вы правы насчет массы.
@TheDyingOfLight "бесспорно, что даже на Земле раньше была атмосфера H2/He" ??? Вы уверены, что? Там, где сформировалась Земля, почти не было гелия, а то немногое, что было, было водородом в виде замерзшего льда. Я не думаю, что это точное утверждение.
@userLTK А вот и забавная история. Википедия утверждает, что первая атмосфера состояла из материала солнечной туманности, как и все другие веб-сайты, посвященные эволюции атмосферы Земли. Но когда я проверил статью, которую цитирует Википедия, там говорится, что нет никаких доказательств существования такой ранней атмосферы... вы правы.
Очевидно, что если все остальные газы замерзнут (или, по крайней мере, превратятся в жидкость), это будет «простой» способ получить атмосферу, состоящую в основном из гелия.
Удержать Его — это одно, но на самом деле уловить его — совсем другое. Я предлагаю следующее: arxiv.org/abs/1401.2765 adsabs.harvard.edu/abs/2018A%26ARv..26....2L
@Arkenstein Спасибо за документы
Я не эксперт, но не мог ли проход через газовое облако/туманность позволить земному миру захватить много гелия в качестве атмосферы? Возможно, даже после того, как его лишили собственной атмосферы. Проблема здесь, я думаю, заключается в том, что прохождение через газовое облако, подобное этому, накормит звезду и заставит ее гореть сильнее, поэтому может сдуться больше атмосферы. Однако возникает вопрос: хотите ли вы, чтобы в вашем мире развивалась жизнь?
Будут ли в атмосфере другие компоненты? А как насчет средней планетарной температуры? Большую роль в этом играют состав и плотность.
Мой вопрос заключается в том, почему это не может происходить очень редко, например, почему газовый гигант, один из триллиона квинтиллионов, не может иметь атмосферу, в которой преобладает гелий?
@Майкл Х. Эти вещи могут быть такими, какими они могут быть. Этот вопрос касается не конкретных условий на планете с атмосферой, в которой преобладает гелий, а правдоподобия пути планетарной эволюции, ведущего к такой установке. Поскольку я указал, что суперземли — достойные кандидаты для установки гелия, их разнообразие создаст большое количество различных условий.
@skout Ну конечно. Если вы предложите почти бесконечное количество попыток, в конечном итоге произойдет даже самый маловероятный результат. Неважно, что эти гелиевые газовые гиганты станут более распространенными/вероятными по мере старения Вселенной. Но я ищу вероятность существования отдельного класса суперземель с гелиевой атмосферой.

Ответы (1)

Копаясь в недрах Интернета, я наткнулся на гелиевые планеты.

Гелиевая планета — это планета с преобладающей атмосферой, состоящей из гелия. Это контрастирует с обычными газовыми гигантами, такими как Юпитер и Сатурн, атмосфера которых состоит в основном из водорода, а гелий используется только как второстепенный компонент. Гелиевые планеты могут формироваться по-разному. Gliese 436 b — возможная гелиевая планета.

Ожидается, что гелиевые планеты будут отличаться от обычных планет с преобладанием водорода по явным признакам присутствия монооксида углерода и диоксида углерода в атмосфере. Из-за истощения водорода ожидаемый метан в атмосфере не может образоваться, потому что нет водорода, с которым углерод мог бы соединиться, и, следовательно, вместо этого углерод соединяется с кислородом, образуя CO и CO2.

горячая атмосфера Нептуна

Возможной гелиевой планетой может быть Gliese 436 b.

температура поверхности планеты оценивается на основе измерений, сделанных, когда она проходит за звездой, и составляет 712 К (439 ° C; 822 ° F). Эта температура значительно выше, чем можно было бы ожидать, если бы планета нагревалась только излучением своей звезды, которое до этого измерения оценивалось в 520 К. Какую бы энергию приливные эффекты ни доставляли планете, это не оказывает существенного влияния на ее температуру. Парниковый эффект может повысить температуру до гораздо более высоких градусов, чем предсказанные 520–620 К.

Однако, когда радиус стал более известен, одного льда было недостаточно, чтобы объяснить его. Поверх льда потребуется внешний слой водорода и гелия массой до десяти процентов, чтобы учесть наблюдаемый радиус планеты. Это устраняет необходимость в ледяном керне. В качестве альтернативы планета может быть суперземлей.

Подводя итог, если гелиевая планета образуется за счет потери водорода, влажный сценарий менее правдоподобен: водорода будет слишком мало для образования большого количества воды.

Правдоподобие атмосфер с преобладанием гелия на суперземлях
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v