الفلك

كيف تدمر الرياح الشمسية الغلاف الجوي لكوكب يفتقر إلى مجال مغناطيسي؟

كيف تدمر الرياح الشمسية الغلاف الجوي لكوكب يفتقر إلى مجال مغناطيسي؟

يقال أنه بسبب عدم وجود مجال مغناطيسي للمريخ ، اختفى غلافه الجوي ، ولكن كيف يمكن للرياح الشمسية أن تسبب ذلك؟

أستطيع أن أفهم أن البروتونات والإلكترونات يمكنها تغيير الجزيئات في الغلاف الجوي ، ولكن كيف يمكن للرياح الشمسية أن تسبب هروب الجزيئات من الجاذبية؟

أم أن الغلاف الجوي لم يهرب في الفضاء الخارجي ، بل على العكس من ذلك ، أصبحت الجزيئات ثقيلة جدًا ، فتصلبت وانجذبت إلى سطح الكوكب؟


ما يحدد المدة التي سيحتفظ بها الكوكب بغلافه الجوي هو قوة جاذبية الكوكب مقابل الحركة الحرارية العشوائية للجزيئات في غلافه الجوي.

الغلاف الجوي عبارة عن غاز ، وجميع الغازات لها جزيئات تتحرك بسرعات تعتمد على درجة الحرارة. تتحرك الغازات عالية الحرارة بشكل أسرع ، وتتحرك الغازات منخفضة الحرارة بشكل أبطأ. سيكون لكل جزيء غاز سرعة $ v _ { text {gas} ، text {average}} = sqrt { frac {3k_BT} {m _ { text {gas}}}} $.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم سحب كل جزيء فردي إلى الأرض عن طريق الجاذبية. يتم سحب الغازات الأثقل ، مثل الماء وثاني أكسيد الكربون والأكسجين ، أكثر من الغازات الأخف مثل الهيدروجين والهيليوم. سرعة هروب الكوكب مُعطاة من خلال $ v _ { text {escape}} = sqrt { frac {2GM _ { text {planet}}} {R _ { text {planet}}}} $.

إذا كان جزيء الغاز يحتوي على طاقة حرارية عالية بما يكفي ، فعندئذ إذا كان في الجزء العلوي من الغلاف الجوي ، يمكن أن يطير في الفضاء ، والحركة الحرارية تتغلب على سحب الجاذبية. كلما كانت أخف وزنا ، كلما قلت الطاقة الحرارية التي تحتاجها. بالطبع ، كل هذا يعتمد على الاحتمالية والإحصاءات ، ولكن بشكل عام ، إذا كان $ v _ { text {gas}} ge0.2 times v _ { text {escape}} $ ، فسيتم تقليل هذا النوع من الغاز إلى 1/2 قيمته الأولية بعد مليار سنة.

تتكون الرياح الشمسية من جسيمات مشحونة وفوتونات عالية الطاقة ، تنحرف بفعل المجال المغناطيسي للكوكب. ومع ذلك ، في حالة وجود كوكب مثل المريخ ، بدون مجال مغناطيسي ، تتفاعل الجسيمات مع الغلاف الجوي. تميل إلى فصل الجزيئات عن بعضها ، مما ينتج عنه غازات أخف (وهي عملية تسمى "التفكك الضوئي"). هذه الغازات ، التي ترتبط بقوة أقل بالجاذبية ، تكون أكثر حرية في الطيران إلى الفضاء تحت الحركة الحرارية. مع خروج المزيد والمزيد من الغازات من الكوكب ، يصبح الغلاف الجوي أرق وأرق حتى ، في النهاية ، لم يتبق سوى الغازات الثقيلة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما ينفصل الجزيء ، قد تكون الطاقة التي يمنحها الاصطدام كافية لإخراجها من الغلاف الجوي (عملية تسمى "الاخرق").

تتعرض الكواكب (والأقمار) الأقرب إلى الشمس لإشعاع شمسي أكثر كثافة ، كما أن درجات حرارة الغلاف الجوي أعلى. هذا هو السبب في أن الأقمار البعيدة ، مثل تيتان ، لديها أجواء سميكة من الهيدروكربونات. يمكن للكواكب القريبة من الشمس ، مثل كوكب الزهرة ، الاحتفاظ بغلافها الجوي لعدة أسباب. أولاً ، يتكون الغلاف الجوي لكوكب الزهرة أساسًا من ثاني أكسيد الكربون ، وهو أثقل بكثير من الهيدروجين ، ويصعب تقسيمه عن طريق التفكك الضوئي أكثر من الماء. تحتوي الكواكب مثل الأرض أيضًا على دورات هيدروجيولوجية يمكنها إعادة تدوير الغاز من الصخور والمياه إلى الغلاف الجوي.

لمزيد من المعلومات حول هذا ، اقرأ على جينز إسكيب. يمكن العثور هنا على مجموعة جيدة من الملاحظات للمبتدئين.


على الأقل في حالة المريخ ، تحمل الرياح الشمسية مجالًا مغناطيسيًا بجوار الكوكب. يوجد في الغلاف الجوي للمريخ جسيمات متأينة ناتجة عن تفاعلات مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية والأشعة الكونية وما إلى ذلك. يخلق المجال المغناطيسي المتحرك مجالًا كهربائيًا يعمل على تسريع الأيونات بعيدًا عن الكوكب. تم قياس هذا التأثير مؤخرًا بواسطة المركبة الفضائية MAVEN:

تدرس مافن كيفية قيام الرياح الشمسية والأشعة فوق البنفسجية بإخراج الغاز من الجزء العلوي من الغلاف الجوي للكوكب. تشير النتائج الجديدة إلى أن الخسارة حدثت في ثلاث مناطق مختلفة من الكوكب الأحمر: أسفل "الذيل" ، حيث تتدفق الرياح الشمسية خلف المريخ ، وفوق قطبي المريخ في "عمود قطبي" ، ومن سحابة ممتدة من الغاز المحيط المريخ. قرر الفريق العلمي أن ما يقرب من 75 في المائة من الأيونات الهاربة تأتي من منطقة الذيل ، وما يقرب من 25 في المائة من منطقة العمود ، مع مساهمة طفيفة من السحابة الممتدة.

يمكن أن يكون التأثير المهيمن أماكن أخرى مختلفة. على سبيل المثال ، يجب أن تتعامل أقمار المشتري مع الدينامو المتولد من المجال المغناطيسي للمشتري. وفي حالة مثل Io ، لا يحدث تجريد الغلاف الجوي بالسرعة المتوقعة لأنه على ما يبدو في كل مرة يذهب فيها Io خلف المشتري ويفقد ضوء الشمس ، يتكثف غلافه الجوي ويسقط على السطح!


كيف تدمر الرياح الشمسية الغلاف الجوي لكوكب يفتقر إلى مجال مغناطيسي؟ - الفلك

تشكل الرياح الشمسية والإشعاع الشمسي XUV / EUV تأثيرًا دائمًا على الغلاف الجوي العلوي للكواكب في نظامنا الشمسي ، مما يؤثر على قابلية السكن وفرص ظهور الحياة على كوكب ما. يتناسب التأثير بشكل عكسي مع مربع المسافة إلى الشمس ، وبالتالي فهو أكثر أهمية بالنسبة للكواكب الأعمق في نظامنا الشمسي - الكواكب الشبيهة بالأرض. يتمثل تأثير هذين المصطلحين في التأثير في التأين ، والحرارة ، والتعديل الكيميائي ، وتآكل الغلاف الجوي العلوي ببطء طوال عمر الكوكب. كلما اقتربنا من الشمس ، زادت كفاءة هذه العملية. يرجع تآكل الغلاف الجوي إلى الهروب الحراري وغير الحراري. تشكل الجاذبية آلية الحماية الرئيسية للهروب الحراري ، بينما يتطلب الهروب غير الحراري الناجم عن الأشعة السينية المؤينة وإشعاع الأشعة فوق البنفسجية والرياح الشمسية وسائل أخرى للحماية. يمثل تنشيط البلازما الأيونية والتقاط الأيونات فئتين من عمليات الهروب غير الحرارية التي قد ترفع المادة إلى سرعات عالية تتجاوز سرعة الهروب. تمت الآن دراسة عمليات التنشيط هذه بواسطة عدد من أجهزة البلازما التي تدور حول الأرض والمريخ والزهرة لعقود. وبالتالي ، فإن نتائج قياس البلازما تشكل أساس البيانات التجريبية الأكثر فائدة للموضوع قيد المناقشة. هذا لا يعني أن تنشيط البلازما الأيونوسفيرية والتقاط الأيونات هما العمليتان الرئيسيتان للهروب من الغلاف الجوي ، لكنهما يظلان عمليتين يمكن اختبارهما بسهولة أكبر مقابل البيانات التجريبية. يتطلب حماية الغلاف الجوي العلوي للكوكب ضد الأشعة السينية XUV و EUV وتأثير الرياح الشمسية جاذبية قوية وحقل مغناطيسي ثنائي القطب قوي. على سبيل المثال ، يوفر المجال المغناطيسي القوي ثنائي القطب للأرض "مظلة مغناطيسية" ، تحمي الرياح الشمسية على مسافة 10 أنصاف أقطار الأرض. على العكس من ذلك ، فإن عدم وجود مجال مغناطيسي جوهري قوي في المريخ والزهرة يعني أن الرياح الشمسية لديها وصول مباشر أكثر إلى غلافها الجوي العلوي ، والسبب في أن المريخ والزهرة ، الكواكب التي تفتقر إلى الحقول المغناطيسية الداخلية القوية ، تحتوي على مياه أقل بكثير من الأرض. ؟ لا يمكن فهم عملية الخسارة المناخية والجوية على مدى النطاقات الزمنية التطورية للأغلفة الجوية للكواكب إلا إذا أخذنا في الاعتبار حقيقة أن بيئة الإشعاع والبلازما للشمس قد تغيرت بشكل كبير مع مرور الوقت. تشير النماذج التطورية النجمية القياسية إلى أن الشمس بعد وصولها إلى التسلسل الرئيسي لعمر الصفر (ZAMS) 4.5 Gyr كان لها لمعان كلي بنسبة 70٪ من الشمس الحالية. كان من المفترض أن يؤدي هذا إلى برودة الأرض كثيرًا في الماضي ، بينما تشير الأدلة الجيولوجية والأحفورية إلى خلاف ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، تشير الملاحظات التي أجرتها مختلف الأقمار الصناعية ودراسات الوكلاء الشمسية (النجوم الشبيهة بالشمس ذات الأعمار المختلفة) إلى أن الشمس الفتية كانت تدور أكثر من 10 أضعاف معدلها الحالي وكان لها في المقابل انبعاثات عالية الطاقة مدفوعة بالدينامو مما أدى إلى قوة انبعاثات الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية الشديدة (XUV) ، أقوى بعدة مرات من الشمس الحالية. علاوة على ذلك ، يمكن تحديد الدليل على وجود رياح شمسية مبكرة أكثر كثافة ومعدل فقد كتلة الشمس الفتية من تصادم الرياح النجمية المتأينة للوكلاء الشمسيين ، مع الغاز المتأين جزئيًا في الوسط النجمي. تسمح الارتباطات التجريبية لمعدلات فقدان الكتلة النجمية بقيم تدفق سطح الأشعة السينية للفرد بتقدير تدفق كتلة الرياح الشمسية في أوقات سابقة ، عندما تكون الرياح الشمسية أكبر من 1000 مرة. الاستنتاجات الرئيسية المستخلصة على أساس Sun-in-time- والنموذج المعتمد على الوقت لتنشيط / هروب البلازما هو:

التأثير الشمسي فعال في إزالة المواد المتطايرة ، وخاصة الماء ، من الكواكب ،


ما هو أصغر كوكب / قمر لا يزال لديه مجال مغناطيسي يمكن اكتشافه؟

أريد فقط أن أضيف أن هناك نوعين من المجالات المغناطيسية. المجالات المغناطيسية الجوهرية والمجالات المغناطيسية المستحثة. عطارد والأرض والمشتري وزحل وأورانوس ونبتون لها حقول جوهرية. عادة ما يكون ذلك بسبب وجود نوى معدنية. (الحديد للأرض وعطارد والهيدروجين المعدني للعمالقة.) يدورون بسرعة (خاصة كوكب المشتري الذي يبلغ معدل دورانه 10 ساعات !!) ولأن جوهرهم هو موصل عملاق ، فإنهم يخلقون مجالًا مغناطيسيًا حول الكوكب. كوكب الزهرة والمريخ لهما فقط مجال مغناطيسي مستحث. تم إنشاء هذا الحقل بواسطة الرياح الشمسية ، والتي تتكون أساسًا من الكثير من الجسيمات المشحونة التي تطير بسرعات عالية جدًا. هذه تخلق مجالًا مغناطيسيًا يتفاعل مع الكواكب ويخلق صدمة القوس. (تعمل صدمة القوس بشكل أساسي على تفكيك الرياح الشمسية إلى سرعات دون سرعة الصوت.) ومثلما قال الرجل الآخر بالفعل ، فإن الزئبق هو أصغر كوكب له مجال جوهري ولديه أيضًا أصغر مجال مغناطيسي جوهري. كوكب المشتري من قبل faaaaar أكبر مجال. إنها أكبر بكثير من غيرها. هذا يرجع إلى حجم كواكب المشتري ودورانه السريع بشكل يبعث على السخرية. (جديا 10 ساعات أسرع من الأرض بمرتين بينما كوكب المشتري أكبر من 20 مرة من الأرض. مثير للسخرية تمامًا) والعامل الأخير الذي يجعل مجاله المغناطيسي قويًا للغاية هو البلازما القادمة من قمره Io. تتبع البلازما المجال المغناطيسي للمشتري وتضيف بالفعل ضغطًا داخليًا ، مما يضعف تأثير الرياح الشمسية.

هذا المجال المغناطيسي القوي هو في الواقع مشكلة كبيرة للمركبات الفضائية التي ترغب في استكشاف المشتري. يخلق الحقل القوي أحزمة إشعاعية قوية للغاية حول المشتري وأقماره. الإشعاع قوي جدًا لدرجة أنه سيدمر فعليًا أي مركبة فضائية تبقى لفترة طويلة جدًا وسيقتل بالتأكيد أي إنسان يدخل الأحزمة الإشعاعية. لسوء الحظ ، يقع Europa مباشرة داخل هذه الأحزمة ، لذا سيكون من الصعب للغاية استكشاف جليده والمحيط الجليدي الفرعي (المحتمل).


دينامو ديناميكي

التعريف المختصر للدينامو هو: إنه الشيء الذي يصنع مجالات مغناطيسية. التعريف الطويل طويل جدًا. بعد كل شيء ، هذا مجال نشط للبحث العلمي. ما يلي هو محاولة للقبض عليه.

اتضح أنه من السهل جدًا على الطبيعة صنع دينامو مغناطيسي ، وهناك العديد من الأنواع المختلفة. بالنسبة للنوع الذي يصنع مجال الأرض ، كل ما تحتاجه هو:

  1. كمية كبيرة من المواد الموصلة.
  2. يكون الدوران بالقرب من المنتصف أسرع منه عند الحواف.
  3. بعض مصادر الإثارة.

أنا متأكد من أنه يمكنك ترتيب كل ذلك في متجر لاجهزة الكمبيوتر المحلي. إذا لم تستطع ، فأنت لا تحاول حتى.

إذن ها هي القصة ، على الأقل كما يُعتقد أنها تنطبق على الأرض. جوهر المعدن حقا: الحديد والنيكل - الأعمال. المعادن توصل الكهرباء. الشيك.

الأرض تدور أيضًا. كنت قد لاحظت. ولكن نظرًا لأن اللب الداخلي الصلب محاط بالنواة الخارجية السائلة ، والوشاح ليس صلبًا تمامًا ، فإن البتات الداخلية تدور أسرع من البتات الخارجية. الشيك.

أخيرًا ، جوهر كوكبنا حار حقًا. الخارج… أقل من ذلك. مثل وعاء الماء المغلي من الداخل إلى الخارج ، يؤدي هذا الاختلاف في الحرارة إلى تيارات الحمل. مصنوع من المعدن السائل. انظر ، فقط اذهب معها. وبسبب قوة كوريوليس ، فإن دوران الأرض يلف تيارات الحمل ، مثل إعصار الصهارة. كما قلت ، فقط اذهب معها. الأعاصير مضطربة نوعًا ما: آخر علامة تحقق موجودة. تحتوي أحشاء كوكبنا على جميع المكونات لإنشاء دينامو مغناطيسي.

تتحرك المعادن الموصلة في القلب ، مما يؤدي إلى إنشاء مجال مغناطيسي ضعيف. بسبب الحمل الحراري والالتواء ، يتم طي هذا الحقل وإعادة طيه وتعزيزه وتقويته ، مثل مضاعفة شريط مطاطي ضعيف لجعله أقوى. يؤثر هذا المجال المغناطيسي المتغير على حركة المادة الموصلة ، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين المزيد من المجال المغناطيسي. (تعرف على المزيد حول دينامو الأرض في هذا الفيديو.)

يتمتع جوهر الأرض بالكثير من المرح - لا يسعه سوى الاستمرار في تحريك الحقول المغناطيسية.

لا تخلق الدينامو مجالات مغناطيسية فحسب ، بل إنها تحافظ عليها أيضًا. طالما بقي مصدر الطاقة ، يظل مجال القوة ثابتًا. هذه هي الطريقة التي تمكنت بها الأرض من الحفاظ على درعها الواقي لمليارات السنين. لكن ما هو مصدر تلك الطاقة؟


عادة السكن: المبالغة في الشبه بالأرض

يضع العلمانيون الكثير من الأمل على بعض جوانب الكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض ، لكن في بعض الأحيان يبقي الواقع خيالهم تحت السيطرة.

خطأ تيتانيك: أحد أكثر الحالات خطورة للحماقة الفلكية في الذاكرة الحديثة هو التقديم العام لتيتان كمكان صالح للسكن للبشر أكثر من المريخ. إن موقع Space.com و Fox News Science ، يدركان تمامًا أنه & # 8217s -290 ° F على سطح هذا القمر الضخم لكوكب زحل ، قد انضموا إلى مهرجان التخيل هذا ، حيث أغرتهم فكرة الطاقة الحرة. تنظر عالمة كاسيني أماندا هندريكس والمؤلف المشارك يوك يانغ إلى كل النفط المجاني وطاقة الرياح الموجودة هناك ، كما لو أن هذا هو كل ما يهم. لا يوجد طعام ، ولا أكسجين ، ومليار ميل من السفر إلى الفضاء هي أمور ثانوية لهؤلاء المضاربين الذين لن يضطروا أبدًا إلى تحمل المسؤولية عن أفكارهم ، لأنهم سيكونون قد اختفوا بعيدًا بحلول الوقت الذي يقفز فيه البشر العقبات التكنولوجية للوصول إلى هناك ، ناهيك عن أن تكون قادرة على الهبوط دون تجميد المواد الصلبة على الفور. إلى جانب هذه التحديات ، كان من الأفضل للمستوطنين في المستقبل ألا يجلبوا أو يصنعوا الأكسجين ، وإلا مع كل الهيدروكربونات الموجودة في الغلاف الجوي ، ستذهب المستوطنة إلى kablooey لأول مرة عندما يشعل شخص ما مباراة.

عمل فني لواحدة من لقاءات كاسيني و # 8217 127 تيتان

تأتي الأخطاء الفادحة من هذا القبيل من التركيز على جانب واحد من القابلية للسكن إلى استبعاد الآخرين. يدور تيتان داخل الغلاف المغناطيسي لزحل بنسبة 95٪ من الوقت ، حيث يتعرض لجسيمات مشحونة عالية الطاقة. نظرًا لعدم وجود مجال مغناطيسي خاص بها ، فإنها تتعرض للرياح الشمسية القاتلة في 5 ٪ من الوقت. علاوة على ذلك ، فإن جو Titan & # 8217s ملوث بالأسيتيلين والبنزين والسموم الأخرى. إنه يحتوي على ضباب دخاني يحجب أي منظر للنجوم من على السطح. والطقس شديد البرودة القاتلة ، فأي شكل من أشكال الحياة لا يتم تسخينه باستمرار سيموت على الفور. الجليد على تيتان بارد جدًا ، في الواقع ، يتصرف مثل الصخور الصلبة. الأماكن الوحيدة لاستجمام القوارب هي بحيرات الميثان والإيثان السائل. لا يبدو تيتان مكانًا ممتعًا يذهب إليه البشر ، حتى مع كل هذا الزيت المجاني. تبدو التكهنات العرضية حول الميكروبات على تيتان غير واقعية إلى حد كبير. إذا لم يستطع أنصار التطور معرفة كيف نشأت الميكروبات على كوكب مثالي مثل الأرض ، فكيف يمكنهم تخيل حدوث ذلك في عالم حيث يتم حبس كل المياه في الجليد؟

فخ TRAPPIST: قبل بضعة أسابيع ، قامت وسائل الإعلام بالترويج لنجم TRAPPIST-1 كمكان للبحث عن الحياة. أثارت كواكبها السبعة ، ثلاثة داخل المنطقة الصالحة للسكن & # 8216 & # 8217 حيث قد توجد المياه السائلة ، خيال علماء الأحياء الفلكية الذين قاموا بتسريب أحلامهم المأمولة للصحافة. الآن ، هناك & # 8217 أخبار سيئة. تقارير مايك وول على موقع ProfoundSpace.org ، & # 8220 قد لا تكون الكواكب الشبيهة بالأرض في نظام TRAPPIST-1 مواتية للحياة بعد كل شيء ، تقرير دراستين جديدتين. & # 8221 هجوم التوهجات والانفجارات من النجم الأم من المحتمل أن تكون قد دمرت الغلاف الجوي لكل هذه الكواكب ، إذا كانت تمتلكها أو كانت تمتلكها. يقول عالم الفلك في جامعة هارفارد ، آفي لوب ، بخفة روح الدعابة ، & # 8220 ، سيضر هذا بفرص تكوين الحياة أو استمرارها. & # 8221 تبرز البركات التي نتمتع بها على الأرض في هذا المقتطف:

لكن الأمر يزداد سوءًا. نظرًا لأن نظام TRAPPIST-1 محكم للغاية ، فمن المحتمل أن يكون المجال المغناطيسي للنجم # 8217 متصلاً مع تلك الموجودة في الكواكب ، السماح لجزيئات الرياح النجمية بالتدفق مباشرة إلى أجواء العوالم & # 8217وجد الباحثون. ربما تسبب هذا في تدهور الغلاف الجوي ، و ربما فقدت العوالم هواءها بالكامل.

يعمل المجال المغناطيسي Earth & # 8217s مثل الدرع ضد الآثار الضارة المحتملة للرياح الشمسية ، قالت قائدة الدراسة سيسيليا جارافو من CfA في نفس البيان. & # 8220إذا كانت الأرض أقرب بكثير إلى الشمس وتعرضت لهجوم الجسيمات مثل نجم TRAPPIST-1 ، فإن درعنا الكوكبي سيفشل بسرعة كبيرة. & # 8221

يؤكد موقع Phys.org أن نوع النجم مهم بالنسبة للحياة. بعد دراسة القوة التدميرية للنجوم القزمة الحمراء ، المعروفة بسلوكها المتوهج ، حذر أحد المؤلفين المشاركين ، & # 8220 عملنا وعمل زملائنا يظهر أننا يجب أيضًا استهداف أكبر عدد ممكن من النجوم التي تشبه الشمس. & # 8221

معرض التصوير: ورقة في بلوس واحد يفحص الآثار البيولوجية للتعرض للفضاء خارج الأرض & # 8217s الدرع الواقي. يبدأ ، & # 8220 أثناء الرحلات الجوية بين الكواكب في المستقبل القريب ، سيتعرض كائن بشري فترات طويلة من مجال مغناطيسي منخفض أضعف بـ 10000 مرة من مجال الأرض.& # 8221 يهتم المؤلفون في المقام الأول بمصدر الحس المغناطيسي لدى البشر والحيوانات ، لكنهم يعترفون بأن & # 8220 الاستقبال المغناطيسي غير المحدد يمكن أن يكون ذا أهمية أساسية من حيث المخاطر الصحية بسبب التعرض المزمن للهرمونات الكهرومغناطيسية للبشر والمحيط الحيوي. & # 8221

هذا من شأنه أن يضر بفرص تكوين الحياة أو استمرارها.

لا معجبين بالنجوم الشهيرة: تشير مقالة أخرى على موقع Phys.org إلى أن & # 8220 النجوم الباردة التي يفضلها صيادو الكواكب الخارجية & # 8221 من غير المحتمل أن تكون صالحة للسكن ، على الرغم من أنها أكثر وفرة من النجوم من النوع الشمسي. نظرًا لأن المنطقة الصالحة للسكن على كوكب خارج المجموعة الشمسية ستكون أقرب إلى نجم بارد ، فإنها ستتعرض للقذف الكتلي الإكليلي (CMEs) من مسافة أقرب. قام علماء ناسا جودارد بتقييم أحد هذه النجوم (V374 Pegasi) وفكروا في الظروف على كوكب في المنطقة الصالحة للسكن ، حتى لو كان للكوكب درع مغناطيسي:

عندما يؤثر CME على كوكب ، فإنه يضغط الكوكب والغلاف المغناطيسي # 8217، أ حماية الفقاعة المغناطيسية الواقية الكون. CMEs المتطرفة يمكن أن يمارس ضغطًا كافيًا لتقليص الغلاف المغناطيسي لدرجة أنه يعرض الغلاف الجوي لكوكب # 8217، والتي يمكن أن تكون بعد ذلك جرفت بعيدا عن الكوكب. وهذا بدوره يمكن أن يترك سطح الكوكب وأي أشكال حياة محتملة التعرض للأشعة السينية الضارة من النجم المضيف القريب & # 8230.

في حين أن هذه النجوم الرائعة قد تكون الأكثر وفرة، ويبدو أنها تقدم أفضل الاحتمالات للعثور على الحياة في مكان آخر ، وجدنا ذلك يمكن أن تكون أكثر خطورة للعيش حولها بسبب التعليم الطبي المستمر الخاص بهم & # 8221 قال مارك كورنبلوث ، طالب دراسات عليا مشارك في المشروع.

تشير النتائج إلى وجود كوكب خارج المجموعة الشمسية ستحتاج إلى مجال مغناطيسي من عشرة إلى عدة آلاف مرة من الأرض & # 8217s لحماية غلافها الجوي من النجم الرائع & # 8217s CME. اكثر عدد ممكن خمسة تأثيرات في اليوم يمكن أن يحدث للكواكب القريبة من ACS [صحيفة التيار الفلكي] ، لكن المعدل ينخفض ​​إلى واحد كل يومين بالنسبة للكواكب ذات المدار المائل.

قانون العمل الجماعي: ماذا لو كانت الأرض أكبر بنسبة 50٪؟ يقول Live Science أنه سيمنع برنامجنا الفضائي. يتطلب الأمر بالفعل 80-90٪ من كتلة الصاروخ فقط من أجل الدفع بالوقود لإطلاق البشر إلى الفضاء. في مرحلة ما ، عندما تنمو كتلة الكوكب ، تصل إلى نقطة تناقص الغلة ، مما يجعل الهروب مستحيلًا. استخدم رائد الفضاء دونالد بيتيت معادلة Tsiolkovsky Rocket لمعرفة هذا الحد. إذا كانت الأرض أكبر بنسبة 50٪ ، فسيكون السفر عبر الفضاء باستخدام تكنولوجيا الصواريخ الحالية مستحيلًا. لم يحدد التأثيرات التي ستحدثها الكتلة الأكبر على الحياة ، بما في ذلك الحياة البشرية ، والتي ستثقلها الجاذبية الزائدة. إذا كنت تشعر بالخمول الآن ، فكر في تحمل هذا الوزن الزائد! هذا من شأنه أن يحد من الألعاب الأولمبية.

بشرى سارة ، أخبار سيئة: اثنان من الرجال ، باتيستا وسلون ، كانا يعملان في جامعة أكسفورد. في المحادثةيقولون ، & # 8220 لقد عملنا ما يتطلبه الأمر للقضاء على كل أشكال الحياة على كوكب ما - وهذا خبر سار للصيادين الفضائيين.& # 8221 النبأ السار هو أن بطيئات المشية (حيوانات صغيرة ولكنها شديدة التحمل) من المحتمل أن تنجو من أحداث مستوى الانقراض ، مثل اصطدام الكويكبات ، والمستعرات الأعظمية وانفجارات أشعة جاما. النبأ السيئ هو أن البشر والكائنات الحية ربما لن يفعلوا ذلك. لذلك ما لم يعتقد المرء أن بطيئات المشية قادرة على علم الفلك الراديوي ، فلا ينبغي أن يوجه SETI التلسكوبات إلى الكواكب الخارجية التي تم اصطدامها مؤخرًا. هناك درس في القابلية للسكن أيضًا: ربما لا ينبغي اعتبار الكواكب المعرضة لقصف متكرر من قبل مثل هذه المرعبات صالحة للسكن ، حتى لو كانت جميع العوامل الأخرى موجودة.

ما هي الطبيعة؟ منتج تصميم أم صدفة؟ الصورة لديفيد كوبيدج

هل لديك انطباع بأن الأرض قد تكون فريدة من نوعها ومميزة جدًا بحيث يمكن تصميمها؟ (انظر 17/10/17). لماذا هذا ليس استنتاجا علميا؟ هل يجب أن نجبر جميع الملاحظات على رؤية مادية بلا هدف للعالم؟ عالم الشهر لدينا لم يعتقد ذلك & # 8217t.


المجالات المغناطيسية الكوكبية والتأثير الشمسي: الآثار المترتبة على تطور الغلاف الجوي

تشكل الرياح الشمسية والإشعاع الشمسي XUV / EUV تأثيرًا دائمًا على الغلاف الجوي العلوي للكواكب في نظامنا الشمسي ، مما يؤثر على قابلية السكن وفرص ظهور الحياة على كوكب ما. يتناسب التأثير بشكل عكسي مع مربع المسافة إلى الشمس ، وبالتالي فهو أكثر أهمية بالنسبة للكواكب الأعمق في نظامنا الشمسي - الكواكب الشبيهة بالأرض. يتمثل تأثير هذين المصطلحين في التأثير في التأين ، والحرارة ، والتعديل الكيميائي ، وتآكل الغلاف الجوي العلوي ببطء طوال عمر الكوكب. كلما اقتربنا من الشمس ، زادت كفاءة هذه العمليات. يرجع تآكل الغلاف الجوي إلى الهروب الحراري وغير الحراري. تشكل الجاذبية آلية الحماية الرئيسية للهروب الحراري ، بينما يتطلب الهروب غير الحراري الناجم عن الأشعة السينية المؤينة وإشعاع الأشعة فوق البنفسجية والرياح الشمسية وسائل أخرى للحماية. يمثل تنشيط البلازما الأيونية والتقاط الأيونات فئتين من عمليات الهروب غير الحرارية التي قد ترفع المادة إلى سرعات عالية تتجاوز سرعة الهروب. تمت الآن دراسة عمليات التنشيط هذه بواسطة عدد من أجهزة البلازما التي تدور حول الأرض والمريخ والزهرة لعقود. وبالتالي ، فإن نتائج قياس البلازما تشكل أساس البيانات التجريبية الأكثر فائدة للموضوع قيد المناقشة. هذا لا يعني أن تنشيط البلازما الأيونوسفيرية والتقاط الأيونات هما العمليتان الرئيسيتان للهروب من الغلاف الجوي ، لكنهما يظلان عمليتين يمكن اختبارهما بسهولة أكبر مقابل البيانات التجريبية.

يتطلب حماية الغلاف الجوي العلوي للكوكب ضد الأشعة السينية XUV و EUV وتأثير الرياح الشمسية جاذبية قوية وحقل مغناطيسي ثنائي القطب قوي. على سبيل المثال ، يوفر المجال المغناطيسي القوي ثنائي القطب للأرض "مظلة مغناطيسية" ، تحمي الرياح الشمسية على مسافة 10 أنصاف أقطار الأرض. على العكس من ذلك ، فإن عدم وجود مجال مغناطيسي جوهري قوي في المريخ والزهرة يعني أن الرياح الشمسية لديها وصول مباشر أكثر إلى غلافها الجوي العلوي ، والسبب في أن المريخ والزهرة ، الكواكب التي تفتقر إلى الحقول المغناطيسية الداخلية القوية ، تحتوي على مياه أقل بكثير من الأرض. ؟

لا يمكن فهم عملية الخسارة المناخية والجوية على مدى النطاقات الزمنية التطورية للأغلفة الجوية للكواكب إلا إذا أخذنا في الاعتبار حقيقة أن بيئة الإشعاع والبلازما للشمس قد تغيرت بشكل كبير مع مرور الوقت. تشير النماذج التطورية النجمية القياسية إلى أن الشمس بعد وصولها إلى التسلسل الرئيسي لعمر الصفر (ZAMS) 4.5 Gyr كان لها لمعان كلي بنسبة 70٪ من الشمس الحالية. كان من المفترض أن يؤدي هذا إلى برودة الأرض كثيرًا في الماضي ، بينما تشير الأدلة الجيولوجية والأحفورية إلى خلاف ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، تشير الملاحظات التي أجرتها الأقمار الصناعية المختلفة ودراسات الوكلاء الشمسية (النجوم الشبيهة بالشمس مع أعمار مختلفة) إلى أن الشمس الفتية كانت تدور أكثر من 10 أضعاف معدلها الحالي وكان لها في المقابل انبعاثات عالية الطاقة مدفوعة بالدينامو مما أدى إلى قوة انبعاثات الأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية الشديدة (XUV) ، أقوى بعدة مرات من الشمس الحالية. علاوة على ذلك ، يمكن تحديد الدليل على وجود رياح شمسية مبكرة أكثر كثافة ومعدل فقد كتلة الشمس الفتية من تصادم الرياح النجمية المتأينة للوكلاء الشمسيين ، مع الغاز المتأين جزئيًا في الوسط النجمي. تسمح الارتباطات التجريبية لمعدلات فقدان الكتلة النجمية بقيم تدفق سطح الأشعة السينية للفرد بتقدير تدفق كتلة الرياح الشمسية في أوقات سابقة ، عندما تكون الرياح الشمسية أكبر من 1000 مرة.

الاستنتاجات الرئيسية المستخلصة على أساس Sun-in-time- والنموذج المعتمد على الوقت لتنشيط / هروب البلازما هو:

التأثير الشمسي فعال في إزالة المواد المتطايرة ، وخاصة الماء ، من الكواكب ،

تعرضت الكواكب التي كانت تدور بالقرب من الشمس المبكرة لخسارة كبيرة في الماء ، وكان التأثير أكثر عمقًا بالنسبة للزهرة والمريخ ، و

يوفر مجال مغناطيسي كوكبي ثابت ، مثل الحقل ثنائي القطب للأرض ، درعًا ضد كاسحة الرياح الشمسية.


قد يكون المجال المغناطيسي لـ Earth & # 8217 على وشك الانقلاب رأسًا على عقب

يمكن أن تتطاير الرياح الشمسية العنيفة ― Earth & # 8217s كما كان المريخ & # 8217s
― تشير المعدات عالية التقنية إلى أن الأقطاب المغناطيسية لـ Earth & # 8217 قد تكون على وشك الانقلاب
ستستغرق العملية ألف عام لكنها ستضعف درعنا المغناطيسي

يبدو هذا وكأنه حبكة فيلم كارثي: مجال قوة مغناطيسي غير مرئي يدافع عن الحياة على الأرض ضد الأشعة القاتلة القادمة من الفضاء ينحرف. انفجارات الإشعاع تدمر اتصالاتنا عبر الأقمار الصناعية وتنهار إمدادات الكهرباء في العالم.

يسود الفوضى. تتكاثر حالات الإصابة بالسرطان بين البشر حيث يتسبب الإشعاع غير المحمي من الشمس في تدمير الحمض النووي للناس. تموت المليارات من المخلوقات في جميع أنحاء العالم لأن قدرتها على الهجرة تصبح مشوشة بشكل قاتل بسبب التغيرات في المجال المغناطيسي لكوكبنا.
في النهاية ، الغلاف الجوي للأرض نفسه يمكن أن يتطاير بفعل الرياح الشمسية العاتية ، كما حدث منذ فترة طويلة لكوكبنا الشقيق المريخ عندما تبدد مجاله المغناطيسي.

تشير الأدلة من الصخور القديمة إلى أن هذا الانعكاس في المجال المغناطيسي للعالم قد حدث مئات المرات في تاريخ كوكبنا الطويل

لكن امسك الفشار. هذا ليس فيلم خيال علمي. يحذر كبار العلماء من أن هذا قد يحدث بالفعل ، بسبب ثورة وشيكة في قلب الأرض.

تُظهر معدات المراقبة عالية التقنية علامات متعددة على أن الأقطاب المغناطيسية للأرض على وشك الانقلاب ، وذلك بفضل التغييرات في قلب الحديد الملتف في قلب كوكبنا.

إذا حدث هذا ، فسينقلب المجال المغناطيسي للأرض حرفياً رأسًا على عقب.

خلال آلاف السنين التي سيستغرقها هذا التغيير حتى يكتمل ، سيصبح درعنا المغناطيسي الواقي الحيوي أضعف بكثير - مع عواقب وخيمة محتملة.

يتوقع العلماء أنه يمكن أن يتلاشى إلى أقل من عُشر قوته المعتادة ، مما يقلل بشكل جذري من دفاع الأرض ضد الإشعاع وتيارات جزيئات الطاقة المشحونة التي تسمى الرياح الشمسية.

تشير الأدلة من الصخور القديمة إلى أن هذا الانعكاس في المجال المغناطيسي للعالم قد حدث مئات المرات في تاريخ كوكبنا الطويل. تحت القشرة الصلبة للأرض توجد طبقة متدحرجة من الحديد السائل تظل منصهرة بفعل الحرارة المتسربة من نواة الكوكب. تعمل التيارات الدوامة لهذه الكتلة المعدنية كمغناطيس كهربائي عملاق.

هذا يخلق مجال قوة يمتد عشرات الآلاف من الأميال في الفضاء ويعمل كدرع للطاقة ضد الإشعاع القوي الوحشي من الشمس. كل أشكال الحياة على الأرض تعتمد على هذا الدرع. بدونها ، ستمزق الأشعة الشمسية الحمض النووي الهش الذي ينتج الحيوانات والنباتات.

هذه التيارات السائلة والحديدية تحت أقدامنا ليست مستقرة.

على مدى آلاف السنين ، يمكن للحقل الكهرومغناطيسي الذي تخلقه أن يعكس نفسه تمامًا.

يُعتقد أن هذه العملية تستغرق عدة قرون - عصر من منظور الإنسان ، لكن طرفة عين في الزمن الكوني.

تشير الدلائل إلى أن الانعكاس التالي قد بدأ بالفعل. يضعف الدرع المغناطيسي للأرض حاليًا عشر مرات أسرع مما كان يُعتقد سابقًا ، بنسبة 5 في المائة كل عقد ، وفقًا لبيانات الأقمار الصناعية التي جمعتها وكالة الفضاء الأوروبية (إيسا).

يضعف المجال المغناطيسي بشكل خاص فوق أمريكا الجنوبية ، وهي منطقة يسميها العلماء شذوذ جنوب المحيط الأطلسي. لقد تعرضت دوائر الأقمار الصناعية التي تحلق فوق هذه المنطقة بالفعل إلى اهتزازات بسبب الموجات الإشعاعية الموضعية.

كشفت البيانات المستمدة من مراقبة وكالة الفضاء الأوروبية أيضًا عن "نشاط مضطرب" في تيارات الحديد السائل تحت سطح الأرض ، مما يشير إلى أن المجال قد يكون على وشك الانقلاب.

تُظهر الرسوم المتحركة التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية المجال المغناطيسي للأرض بدقة عالية

يحذر علماء مثل دانيال بيكر ، مدير مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء بجامعة كولورادو ، بولدر ، من أنه إذا كانت علامات الانعكاس صحيحة ، فقد تصبح مناطق الكوكب "غير صالحة للسكن".

هذا ليس أقله لأن المجال المغناطيسي الضعيف للأرض سيسمح لانفجارات قوية من الإشعاع المغناطيسي بقطع شبكات الإمداد بالطاقة الكهربائية في جميع أنحاء العالم وتقلي أقمار الاتصالات التي تُستخدم في الوقت الحاضر لتنظيمها. قبل ثلاث سنوات ، شهدت الأرض صدمة معاينة مصغرة لنوع الضرر الذي قد يحدث إذا استمر درع الأرض ، المسمى بالغلاف المغناطيسي ، في الضعف.

عندما حدث ذلك ، أدرك القليل من خارج المجتمع العلمي أهميته. في عام 2015 ، أدت "عاصفة خارقة" ضخمة من الأشعة الكونية المجرية لمدة ساعتين - بسبب توهج شمسي ضخم من شمسنا - إلى حدوث تصدعات مؤقتة في الغلاف المغناطيسي.

تسبب الإشعاع عالي الطاقة ، الذي ينطلق عبر الفضاء بسرعة الضوء تقريبًا ، في حدوث عاصفة مغنطيسية أرضية شديدة في غلافنا الجوي أدت إلى حجب الإشارات اللاسلكية في أجزاء من أمريكا الشمالية والجنوبية الأقرب إلى القطبين.

بعد ذلك بعام ، اكتشفت دراسة لبيانات الأقمار الصناعية أجراها علماء في معهد تاتا للبحوث الأساسية في الهند أن انفجار الأشعة الكونية قد دفع الدرع المغناطيسي للأرض للخلف.

تقلص الدرع من حجمه الطبيعي الذي يبلغ 11 ضعف نصف قطر الأرض إلى أربع مرات فقط. كما تسبب الانفجار الشمسي في ظهور نقاط ضعف مفتوحة ، بشكل مؤقت ، مما سمح بمرور الإشعاع المدمر.

حذر العلماء في المجلة الرسمية ، Physical Review Letters: "يشير هذا إلى ضعف عابر للدرع المغناطيسي للأرض". "العواصف الخارقة في المستقبل يمكن أن تشل البنية التحتية التكنولوجية الحديثة على الأرض وتعرض حياة رواد الفضاء في الفضاء للخطر."

تاريخيًا ، انقلب القطب الشمالي والجنوبي للأرض كل 200000 أو 300000 سنة.

لقد تأخر الانقلاب التالي - لأن البصمات المغناطيسية في الصخور البركانية القديمة تكشف أن آخرها كان منذ حوالي 780 ألف عام.

في ذلك الوقت ، كان أسلافنا المتناثرين يتعلمون فقط إشعال النار. The fossil record does not tell us how their lives were affected, but they survived. But the next magnetic shift will confront civilisation with a wholly new challenge. For nowadays the Earth’s teeming human population depends on a vast technological web of infrastructure to ensure its daily survival.

But none of the systems that ensure our life-giving supplies of power and water has been built to withstand being blasted by cosmic rays.

The delicate fabric of our global civilisation could be torn asunder by the onslaught, leaving us without phones, computers, transport, heating or food.

The danger has been highlighted by Alanna Mitchell, author of a new book The Spinning Magnet: The Electromagnetic Force That Created The Modern World And Could Destroy It.

Mitchell warns: ‘The consequences for the electrical and electronic infrastructure that runs modern civilisation will be dire.’
She explains: ‘The satellite timing systems that govern electric grids would be likely to fail.

Ultimately, Earth’s atmosphere itself could be blown away by fierce solar winds, as happened long ago to our sister planet Mars (pictured) when its magnetic field dissipated

‘The grid’s transformers could be torched. Because grids are so tightly coupled with each other, failure would race across the globe, causing a domino run of blackouts that could last for decades.’

Richard Holme, the professor of earth, ocean and ecological sciences at Liverpool University, has concerns similar to Mitchell’s: ‘This is a serious business,’ he told the Mail. ‘Imagine for a moment your electrical power supply was knocked out for a few months — very little works without electricity these days.’

The survivors of such a global catastrophe would face another peril as they foraged among civilisation’s wreckage for food, warmth and water. Radiation levels could soar as though there had been a nuclear catastrophe.

Some estimates suggest that during the polar flip, our overall exposure to cosmic radiation would double. As a result, researchers predict that 100,000 people could die every year from diseases such as cancer.

Experts are divided as to whether we really will face such catastrophe, however. Officials at NASA say that while the magnetic shield may well weaken, they predict the resulting increase in solar radiation on Earth would only be ‘small — but nothing deadly’.

The agency adds: ‘Moreover, even with a weakened magnetic field, Earth’s thick atmosphere also offers protection against the sun’s incoming particles.’

Professor Holme also thinks that any radiation rises will be relatively slight — ‘much less than lying on the beach in Florida for a day. So, if it happened, the protection method would probably be to wear a big floppy hat’.


How Magnetic Tornadoes Might Regenerate Mercury’s Atmosphere

Compared to Earth, Mercury doesn’t have much of an atmosphere. The smallest rocky planet has weak surface gravity, only 38% that of Earth. And the scorching-hot daytime surface temperatures of 800 degrees Fahrenheit (approximately 450 degrees Celsius) should have boiled away any trace of Mercury’s atmosphere long ago. Yet recent flybys of the MESSENGER spacecraft clearly revealed Mercury somehow retains a thin layer of gas near its surface. Where does this atmosphere come from?

“Mercury’s atmosphere is so thin, it would have vanished long ago unless something was replenishing it,” says Dr. James A. Slavin of NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., a co-investigator on NASA’s MESSENGER mission to Mercury.

The solar wind may well be the culprit. A thin gas of electrically charged particles called a plasma, the solar wind blows constantly from the surface of the sun at some 250 to 370 miles per second (about 400 to 600 kilometers/second). According to Slavin, that’s fast enough to blast off the surface of Mercury through a process called “sputtering”, according to Slavin. Some sputtered atoms stay close enough to the surface to serve as a tenuous yet measurable atmosphere.

But there’s a catch – Mercury’s magnetic field gets in the way. MESSENGER’s first flyby on January 14, 2008, confirmed that the planet has a global magnetic field, as first discovered by the Mariner 10 spacecraft during its flybys of the planet in 1974 and 1975. Just as on Earth, the magnetic field should deflect charged particles away from the planet’s surface. However, global magnetic fields are leaky shields and, under the right conditions, they are known to develop holes through which the solar wind can hit the surface.

During its second flyby of the planet on October 6, 2008, MESSENGER discovered that Mercury’s magnetic field can be extremely leaky indeed. The spacecraft encountered magnetic “tornadoes” – twisted bundles of magnetic fields connecting the planetary magnetic field to interplanetary space – that were up to 500 miles wide or a third of the radius of the planet.

“These ‘tornadoes’ form when magnetic fields carried by the solar wind connect to Mercury’s magnetic field,” said Slavin. “As the solar wind blows past Mercury’s field, these joined magnetic fields are carried with it and twist up into vortex-like structures. These twisted magnetic flux tubes, technically known as flux transfer events, form open windows in the planet’s magnetic shield through which the solar wind may enter and directly impact Mercury’s surface.”

Venus, Earth, and even Mars have thick atmospheres compared to Mercury, so the solar wind never makes it to the surface of these planets, even if there is no global magnetic field in the way, as is the case for Venus and Mars. Instead, it hits the upper atmosphere of these worlds, where it has the opposite effect to that on Mercury, gradually stripping away atmospheric gas as it blows by.

The process of linking interplanetary and planetary magnetic fields, called magnetic reconnection, is common throughout the cosmos. It occurs in Earth’s magnetic field, where it generates magnetic tornadoes as well. However, the MESSENGER observations show the reconnection rate is ten times higher at Mercury.

“Mercury’s proximity to the sun only accounts for about a third of the reconnection rate we see,” said Slavin. “It will be exciting to see what’s special about Mercury to explain the rest. We’ll get more clues from MESSENGER’s third flyby on September 29, 2009, and when we get into orbit in March 2011.”

Slavin’s MESSENGER research was funded by NASA and is the subject of a paper that appeared in the journal Science on May 1, 2009.

MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry, and Ranging) is a NASA-sponsored scientific investigation of the planet Mercury and the first space mission designed to orbit the planet closest to the Sun. The MESSENGER spacecraft launched on August 3, 2004, and after flybys of Earth, Venus, and Mercury will start a yearlong study of its target planet in March 2011. Dr. Sean C. Solomon, of the Carnegie Institution of Washington, leads the mission as Principal Investigator. The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, Md., built and operates the MESSENGER spacecraft and manages this Discovery-class mission for NASA.


The true power of the solar wind

The planets and moons of our solar system are continuously being bombarded by particles hurled away from the sun. On Earth this has hardly any effect, apart from the fascinating northern lights, because the dense atmosphere and the magnetic field of the Earth protect us from these solar wind particles. But on the Moon or on Mercury things are different: There, the uppermost layer of rock is gradually eroded by the impact of sun particles.

New results of the TU Wien now show that previous models of this process are incomplete. The effects of solar wind bombardment are in some cases much more drastic than previously thought. These findings are important for the ESA mission BepiColombo, Europe's first Mercury mission. The results have now been published in the planetology journal Icarus.

An Exosphere of Shattered Rock

"The solar wind consists of charged particles -- mainly hydrogen and helium ions, but heavier atoms up to iron also play a role," explains Prof. Friedrich Aumayr from the Institute of Applied Physics at TU Wien. These particles hit the surface rocks at a speed of 400 to 800 km per second and the impact can eject numerous other atoms. These particles can rise high before they fall back to the surface, creating an "exosphere" around the Moon or Mercury -- an extremely thin atmosphere of atoms sputtered from the surface rocks by solar wind bombardment.

This exosphere is of great interest for space research because its composition allows scientists to deduce the chemical composition of the rock surface -- and it is much easier to analyse the exosphere than to land a spacecraft on the surface. In October 2018, ESA will send the BepiColombo probe to Mercury, which is to obtain information about the geological and chemical properties of Mercury from the composition of the exosphere.

Charge matters

However, this requires a precise understanding of the effects of the solar wind on the rock surfaces, and this is precisely where decisive gaps in knowledge still exist. Therefore, the TU Wien investigated the effect of ion bombardment on wollastonite, a typical moon rock. "Up to now it was assumed that the kinetic energy of the fast particles is primarily responsible for atomization of the rock surface," says Paul Szabo, PhD student in Friedrich Aumayr's team and first author of the current publication. "But this is only half the truth: we were able to show that the high electrical charge of the particles plays a decisive role. It is the reason that the particles on the surface can do much more damage than previously thought."

When the particles of the solar wind are multiply charged, i.e. when they lack several electrons, they carry a large amount of energy which is released in a flash on impact. "If this is not taken into account, the effects of the solar wind on various rocks are misjudged," says Paul Szabo. Therefore, it is not possible to draw exact conclusions about the surface rocks with an incorrect model from the composition of the exosphere.

Protons make up by far the largest part of the solar wind, and so it was previously thought that they had the strongest influence on the rock. But as it turns out, helium actually plays the main role because, unlike protons, it can be charged twice as positively. And the contribution of heavier ions with an even greater electrical charge must not be neglected either. A cooperation of different research groups was necessary for these findings: High-precision measurements were carried out with a specifically developed microbalance at the Institute of Applied Physics. At the Vienna Scientific Cluster VSC-3 complex computer simulations with codes developed for nuclear fusion research were carried out in order to be able to interpret the results correctly. The Analytical Instrumentation Center and the Institute for Chemical Technologies and Analytics of the TU Vienna also made important contributions.


If Earth was like Mars

Apparently, one of the things that Venus doesn't have that we do, is plate tectonics. Without plate tectonics there is no carbon cycle to take the carbon from the atmosphere and lock it back into rock, which then eventually gets recycled into the mantle. The Venusian atmosphere is in the order of 95% carbon dioxide (compared to .5% for us) which has a nasty habit of preventing heat from escaping the surface. So all the light energy that gets in stays in, and all the heat vented from below stays in also.
Using the info from here: http://www.astronomycast.com/2007/08/episode-50-venus/ , I think Venus' situation played out something like this, in the early formation of the planet it got clobbered by a big object which massively altered its rotation. The day length increased to over a year, and with such a long sun exposure time, vast quantities of H2O were evaporated from the surface. This caused the first part 'Global warming' due to the large quantities of water vapor acting as a green house gas. As the global temperature rose, more and more of the surface water evaporated to the point where all the liquid water was baked out of the surface. In the atmosphere, uv light breaks down the water vapor to H2 and O. The H2 is light enough to escape the planet altogether and the O probably combined with Carbon (not sure of the process). Without surface water, plate tectonics would literally grind to a halt stopping the carbon cycle and the removal of the carbon from the atmosphere. With that carbon allowed to stay in the atmosphere, the Green house went crazy.

The Earth being the mass that it is, would hold onto more of its atmosphere compared to Mars if our magnetosphere went away. The composition would be very different though.


شاهد الفيديو: المجال المغناطيسي للأرض وكيف يحمينا من الرياح الشمسية وظاهرة أضواء الشمال northern lights (شهر اكتوبر 2021).