Utrata atmosfery na Marsie

Jeśli atmosfera na Marsie była kiedyś znacznie gęstsza, to jak mogła zostać utracona? Czy było to spowodowane interakcją z wiatrem słonecznym, niewielkim rozmiarem planety, czy czymś innym, a także w przybliżeniu, ile czasu zajęło jej osiągnięcie obecnej grubości?

Utratę marsjańskiej atmosfery można przypisać głównie jej masie. Powodem, dla którego Ziemia wciąż ma atmosferę złożoną z lżejszych pierwiastków, jest to, że wraz z większą masą dochodzi do większej prędkości ucieczki , która jest prędkością, z jaką energia kinetyczna atomu pokonuje potencjalną energię grawitacyjną swojej planety.

Rozkład prędkości większości gazów można opisać rozkładem Maxwella-Boltzmanna .

Ta krzywa reprezentuje prawdopodobieństwo znalezienia cząstki o określonej prędkości w danej temperaturze. Utrzymując stałą temperaturę, powyższy wykres pokazuje, że lżejsze cząsteczki będą miały większe prawdopodobieństwo znalezienia przy wyższych prędkościach. gdzie jest energią cząstki, przy braku pole grawitacyjne (zobacz ten wykład, aby dowiedzieć się, jak włączyć termin grawitacyjny).

$$P(\epsilon) = \frac{2}{\sqrt{\pi}k_{B}T} \left( \frac{\epsilon}{k_{B}T} \right)^{1/2} \exp{-\left(\frac{\epsilon}{k_{B}T}\right)}$$ $\epsilon$$\frac{p^{2}}{2m}$

Zintegrowane z czasem lżejsze gazy mają tendencję do przekraczania prędkości ucieczki częściej niż ich cięższe odpowiedniki. Właśnie dlatego na większych planetach, takich jak Jowisz i Saturn, nadal panuje atmosfera zdominowana przez wodór i hel.