Prefiero esto diciendo que soy más dinámico que especialista atmosférico, así que tómalo con un grano de sal. Esperemos que alguien que realmente hace física atmosférica pueda escribir una respuesta en algún momento.
Entonces, la pregunta trata sobre el hecho de que Marte no tiene dinamo y, por lo tanto, solo un campo magnético débil y residual. Varía en todo el planeta, pero no hace mucho para proteger el viento solar. No he escuchado sobre los impactos que causan que la dinamo se detenga, pero el hecho de que Marte sea más pequeño, un poco más de 1/10 de la Tierra, significa que no tenía casi el contenido de calor para empezar y se enfrió más rápido. Como tal, la litosfera es muy gruesa y carece de los flujos que ayudarían a producir un campo magnético fuerte.
He escuchado a muchas personas decir que los campos magnéticos son importantes para los planetas que retienen atmósferas porque evitan que el viento solar básicamente expulse la atmósfera. Sin embargo, no estoy convencido de creer eso. ¿Por qué? Venus. Venus tampoco tiene básicamente un campo magnético global. Esto probablemente se deba a la velocidad de centrifugado extremadamente lenta. Sin embargo, Venus tiene una atmósfera extremadamente espesa. Por lo tanto, tenemos un ejemplo perfecto en nuestro propio sistema solar de un planeta sin campo magnético que ha logrado mantener una atmósfera. Aún más impresionante, Venus está aproximadamente a la mitad de la distancia que Marte está del Sol, por lo que la presión del viento solar es mayor allí.
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A diferencia de Venus, Marte probablemente tuvo un campo magnético global desde el principio porque tiene una velocidad de giro similar a la de la Tierra y en los primeros mil millones de años de su existencia, inevitablemente tuvo un interior más caliente, una litosfera más delgada y una dinamo efectiva. El campo magnético desapareció cuando se enfrió. La pregunta entonces es, ¿por qué Marte perdió la mayor parte de su atmósfera cuando Venus no lo hizo? Creo que hay dos partes en esta respuesta.
El primero es masa / gravedad. Es posible que Venus no tenga un campo magnético, pero con una masa cercana a la de la Tierra, tiene una velocidad de escape que es más del doble que la de Marte. Eso significa que tienes que darle a las moléculas de la exosfera de Venus una patada mucho más grande para que escapen de lo que lo haces en Marte.
El segundo también está relacionado con la masa, pero en este caso es que la masa más baja causó que Marte se enfriara antes, por lo que dejó de desgasificarse hace mucho tiempo. Marte había reducido el volcanismo agregando a la atmósfera junto con esa pequeña masa que no retiene muy bien lo que tiene. El resultado es una pérdida atmosférica a una velocidad que se vuelve significativa en unos pocos miles de millones de años con o sin un campo magnético.
Por último, preguntaste cómo calcularías esto. Eso sería un desafío. Tendría que hacer muchas suposiciones sobre varios procesos involucrados porque hay múltiples mecanismos para perder gas atmosférico. Las partículas de viento solar cargadas, que es lo que detendría el campo magnético, no son la única opción. También hay partículas neutras en el viento solar, rayos cósmicos y cráteres de impacto. Estoy seguro de que también hay otros mecanismos que alguien con más experiencia podría señalar. Si pudiera obtener buenos valores de esos y cómo variaron con el tiempo, podría hacer un cálculo. Un modelo de cadena de Markov podría ser más fácil de lograr y darle más flexibilidad que intentar algo analítico.
