Co to jest ucieczka atmosferyczna?
Ucieczka atmosferyczna (ang. atmospheric escape) to utrata gazów atmosferycznych przez planetę lub księżyc na skutek procesów, które nadają cząsteczkom prędkość większą od prędkości ucieczki (drugiej prędkości kosmicznej). Jest kluczowym mechanizmem kształtującym skład i gęstość atmosfer planet w długich skalach czasowych – odpowiada za to dlaczego Mars utracił gęstą atmosferę, a Księżyc prawie nie ma gazów.
Mechanizmy ucieczki atmosferycznej: (1) Ucieczka termiczna Jeansa (Jeans escape) – najszybsze cząsteczki z ogona Maxwella-Boltzmanna mają prędkość >v_ucieczki i odlatują; dotyczy głównie lekkich gazów (H, He) przy wysokich temperaturach; (2) Hydrodynamiczna ucieczka (hydrodynamic escape) – masowy odpływ gazu napędzany intensywnym promieniowaniem UV/EUV – ważna dla młodych planet przy aktywnych gwiazdach; (3) Sputtering – wybijanie atomów przez cząstki wiatru słonecznego lub promieniowania kosmicznego; (4) Fotojonizacja i ucieczka jonów (ion escape) – promieniowanie UV jonizuje atmosferę, a wiatr słoneczny unosi jony; kluczowy dla Marsa bez pola magnetycznego; (5) Uderzenia impaktów – wybuchy meteorytów mogą wyrzucać duże ilości gazów; rolę odegrały we wczesnej historii Ziemi. Prędkość ucieczki zależy od masy i promienia ciała: Ziemia (11,2 km/s), Mars (5,0 km/s), Księżyc (2,4 km/s). Procesy termiczne są znacznie mniej efektywne dla Ziemi (masa i grawitacja utrzymuje atmosferę), krytyczne dla Marsa (słaba grawitacja, brak pola magnetycznego) i katastrofalne dla Księżyca.
Ucieczka atmosferyczna egzoplanet jest badana przez misjony Kepler, TESS i JWST: Gorące Jowisze bliskie swojej gwieździe tracą wodór przez promieniowanie UV gwiazdowe (tranzytowe spektrum w linii Lyman-alpha); niektóre planety mogą być 'ogołocone’ z całej atmosfery – przykład GJ 3470 b (ciepły Neptun zbliżający się do granicy Ribery przez ucieczką atmosfery).