אטמוספירה דקה מספיקה כדי לשמור על כוכבי לכת רבים מסתובבים

רוב הכוכבים בגלקסיה שלנו, וככל הנראה ביקום בכללותו, הם גופים קטנים, עמומים (יחסית), בעלי מסה נמוכה. מכיוון שהם פולטים הרבה פחות אור, אזור המגורים של כוכבים אלה קרוב, שבו ייקח לכוכבי לכת שבועות להשלים מסלול מלא. זה גם מספיק קרוב למקום שבו כוח המשיכה של הכוכב יכול ליצור אינטראקציות גאות ופל עם פנים כוכב הלכת, האטה של ​​סיבובו עד שכוכב הלכת מראה לכוכב פרצוף אחד לתמיד (בדומה לירח שלנו כדור הארץ).

מיותר לציין שלהשארת צד אחד של כדור הארץ תמידית בחושך יכולה להיות כמה השפעות מעניינות למדי על הסביבה, כולל הרעיון של "כדור העין כדור הארץ." זה המקום שבו האזור הפונה לכוכב המארח נמס בעוד שאר כדור הארץ נשאר שממה קפואה. אבל עכשיו כמה חוקרים הציעו כי כדור הארץ עשוי להיות נדיר: די באטמוספירה כמו זו של כדור הארץ כדי למנוע מגוף להינעל בגאות.

כוחות הגאות והשפל שאנו מזהים הכי בקלות הם (דוה) הגאות והשפל על כדור הארץ, אשר נמשכים מסביב על ידי מסלול הירח. אבל כוחות גאות ושפל פועלים גם על פנים גמיש של ירח או כוכב לכת, ויוצרים חיכוך שמאט בהדרגה את סיבוב הגוף. זו הסיבה שרבים מהירחים במערכת השמש שלנו נעולים בגאות, למרות שאין אוקיינוסים שאפשר לראות. (למרות שהחיכוך הפנימי עשוי להמיס מספיק מהפנים כדי ליצור

אוקיינוסים פנימיים.)

עוד פחות ברורה לנו היא העובדה שהאטמוספירה יוצרת כוח גאות ושפל. בעוד שהאזור של האטמוספירה שלנו הפונה לשמש מקבל את כמות האנרגיה הגדולה ביותר, הוא לא החם ביותר. האינרציה התרמית של פני כוכב הלכת מבטיחה שהאזור החם ביותר באטמוספירה מפגר מספר שעות מאחורי השמש של היום בצהריים. החום הזה מפיץ מחדש חלק מהמסה של האטמוספירה, ויוצר כוח גאות קטן. כפי שניסחו זאת מחברי מאמר חדש בנושא, "למשיכה הכבידה שמפעילה השמש על האטמוספירה יש מומנט נטו שאינו אפס הנוטה להאיץ או להאט את סיבובה".

האטמוספרה ופני כוכב הלכת מחוברים היטב, כפי שמעידה העובדה שסיבוב כדור הארץ אינו יוצר רוחות מייללות. החיכוך שמחבר בין האטמוספרה למשטח מבטיח שחלק מהמומנט הזה יועבר לסיבוב כדור הארץ. לפיכך, פשוט על ידי אטמוספירה, כוכב לכת חווה מעט דחיפה סיבובית.

אנחנו יכולים לראות איך זה מתרחש על ונוס. במקום להיות נעול בגאות לשמש, נוגה מסתובבת באיטיות - בתוך השמש כיוון נגדי משאר כוכבי הלכת במערכת השמש.

לונוס, כמובן, יש אווירה חמה וצפופה מאוד, כך שהיית מצפה שזה יצור מומנט חזק בהרבה. למעשה, אם היית לוקח את הסיבוב של נוגה ומקטנת את הכוח המעורב לאטמוספירה של כדור הארץ, היית מצפה שהוא יהיה חלש פי 50. אבל זו רמת ניתוח גסה למדי. המחברים ניצלו מודל אקלים עולמי המותאם לטיפול בכוכבי לכת חיצוניים, כזה שמסוגל לדגמן גדלים ומסות שונות של כוכבי לכת, כמו גם צפיפויות שונות של אטמוספירה ו קומפוזיציות. לאחר מכן הם חיפשו מצבים שבהם כוחות הגאות והשפל מהאטמוספירה יכולים לבטל את כוחות הגאות והשפל מחיכוך פנימי, וכתוצאה מכך שיווי משקל יציב.

ההפתעה הגדולה היא שהנוף הנאיבי - אווירה צפופה פירושה יותר כוח - שגוי לחלוטין. האטמוספירה של כוכב לכת דמוי נוגה כה צפופה שרוב אור השמש מתפזר או נספג הרבה לפני שהוא מגיע לשום מקום קרוב לפני השטח, כך שאין קרוב לכמות האינרציה התרמית שהיבשה והימים של כדור הארץ מקנים לנו אַטמוֹספֵרָה. כתוצאה מכך, כוכב לכת דמוי כדור הארץ חווה סדר גודל יותר מומנט אטמוספרי מאשר נוגה עושה.

בסופו של דבר, המחברים מוצאים לפחות חמישה שיווי משקל (שניים לא לגמרי יציבים) שעלולים לשמור על סיבוב כוכב לכת. כתוצאה מכך, הם מסיקים "לכוכבי לכת דמויי כדור הארץ עם אטמוספירה של 1 בר צפויים להיות סיבוב לא סינכרוני אם הם נמצאים באזור המגורים של כוכבים שמסיביים יותר מ-0.5 עד 0.7 [כפול מסה של השמש]." הפרטים המדויקים ישתנו בהתאם למקום שבו הם מקיפים, אבל כנראה שכבר לא בטוח להניח שכל כוכב לכת קרוב מספיק לכוכב המארח שלו יהיה גאות נָעוּל.

זה יכול להיות די משמעותי, כי זה יכול למנוע תהליך שנקרא "הקפאה אטמוספרית החוצה". שם הדברים מתקרר כל כך בצד הרחוק של כדור הארץ שחלק מהגזים באטמוספירה יורדים מתחת לעיבוי או לקפיאה נְקוּדָה. זה מתחיל תהליך בורח: עם פחות גזי חממה, כדור הארץ נעשה קר עוד יותר, ויש פחות אטמוספירה לשאת חום מהצד הקרוב לצד הרחוק. כתוצאה מכך, כל האווירה קורסת. עם זאת, סיבוב איטי יכול להספיק כדי למנוע את זה.

המחברים גם מציינים כי ייתכן שניתן להפעיל את התהליך הזה הפוך. אם היינו מצליחים להבין את הפרטים של סיבוב כוכב הלכת החיצוני, נוכל להשתמש בזה כדי להסיק מסקנות לגבי הרכב האטמוספירה שלו.

מַדָע, 2015. DOI: 10.1126/science.1258686 (לגבי DOIs).