Kaasukehän pako

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja vieraskielisen Wikipedian artikkelista.
Alkuperäinen artikkeli: en:Atmospheric escape

Kaasukehän pako on prosessi, jossa tähteä kiertävä kappale menettää kaasukehässään olevia partikkeleita. Prosessi voi tapahtua monella tapaa ja se saattaa näytellä tärkeää osaa planeetan kehityksessä. Mm. Venuksen ja Marsin oletetaan menettäneen suuren osan vedestään tämän prosessin johdosta.

Lämpöpako[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lämmöstä johtuvassa paossa on otettava huomioon pakenevan partikkelin massa. Raskaammalla partikkelilla on piempi nopeus, kun kevyemmällä partikkelilla lämpötilan ollessa sama. Tästä johtuu, että vetymolekyyli karkaa kaasukehästä happea helpommin. Planeetan massalla on myös väliä: Suurempi massa antaa suuremman painovoiman, joka johtaa suurempaan pakonopeuteen. Sen takia Jupiterin kaltaisilla jättiläisplaneetoilla on heliumia ja vetyä kaasukehässään toisin kuin maan kaltaisilla planeetoilla. Oman osansa tuo myös kappaleen etäisyys tähdestään. Lämpö lisää partikkelin värähtelynopeutta kaasukehässä. Maapalloa pienemmällä Titanilla on Maata paksumpi kaasukehä johtuen sen valtavasta etäisyydestä Aurinkoon.

On myös olemassa mahdollisuus, että riittävän suuri paine ja lämpö aiheuttaisivat pakotilanteen, jossa myös painava partikkeli pääsisi pakenemaan kaasukehästä. Tällaista ei tosin ole havaittu.

Aurinkotuuli[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Suurin osa ihmisistä yliarvioi aurinkotuulen vaikutuksen kaasukehän paossa kappaleilla, joilta puuttuu magneettikenttä. Aurinkotuulen kineettinen energia mahdollistaa kaasukehässä olevaan partikkeliin osuessaan partikkelin paon. Magneettikenttä suojaa ionisoituneelta aurinkotuulelta, koska sähkövarauksen omaava aurinkotuuli menee sähkökentän voimaviivojen mukaan. Magneettikentän puuttuminen ei kuitenkaan tarkoita, että aurinkotuuli pääsisi esteettä puhaltamaan kappaleen kaasukehää pois. Todisteena tästä on Venus, jonka kaasukehä on lähes 100 kertaa maan ilmakehää tiheämpi. Aurinkotuulen oletetaankin aiheuttavan vain 1/3 ei-lämmön aiheuttamasta kaasukehän paosta.

Venus ja Mars, joilta puuttuu planeetan laajuinen magneettikenttä, ovat aurinkotuulen armoilla. Venuksessa tuuli kuitenkin ionisoi kaasukehän yläosan, joka luo paikallisen magneettikentän. Tämä estää aurinkotuulta viemästä planeetan kaasukehää. Molemmilla planeetoilla auringon ultraviolettisäteily on kuitenkin päässyt hajottamaan vesimolekyylit, joista vety on sitten karannut kevyenä aineena aurinkotuulen mukana.

Ei-lämmöstä johtuvien pakoprosessien vertailu[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ei-lämmöstä johtuvat pakoprosessit riippuvat karkaavan partikkelin massasta, pakopaikan massan aiheuttamasta painovoimasta, kaasukehän koostumuksesta ja etäisyydestä tähteen. Marsin kaasukehä karkaa eri syistä kuin Venuksen. Marsin ohuessa kaasukehässä yläilmakehän ionisoituminen ei riitä estämään aurinkotuulen vaikutusta sen ollessa voimakkaimmillaan. Aurinkotuulen vaikutus onkin vahvin juuri kappaleilla, joiden massa ja sitä myötä painovoima eivät ole kovin suuria.

Venuksen ionosfääristä karkaavat elektronit vuorostaan aiheuttavat heikon positiivisen sähkökentän, joka "potkaisee" positiivisen varauksen omaavat partikkelit pois planeetan kaasukehästä. Toinen huomattava tekijä on valokemialliset reaktiot. Happimolekyyli on esimerkiksi liian raskas karatakseen Venuksen kaasukehästä, mutta korkeaenerginen säteily pystyy rikkomaan molekyylit yksittäisiksi atomeiksi. Yleensä nämä atomit saavat samalla suuren määrän energiaa, joka mahdollistaa niiden paon.

Suuren kohteen iskeytyminen saattaa myös aiheuttaa kaasukehän paon iskun antaessa partikkeleille suuren nopeuden.

Maassa hallitsevin ilmakehän pakomuoto on lähinnä kaasujen liukeneminen maaperään tai veteen, sillä maata suojaa magneetti­kenttä eivätkä lämpötilat ole kovin korkeita.