Evolução do fluxo polar da Terra do arqueano médio ao presente

Nuvens atômicas modeladas em torno da Terra em momentos diferentes (da esquerda para a direita: 3,0 Ga, 2,5 Ga, atualmente). A linha preta sólida mostra a forma da magnetosfera, as linhas tracejadas mostram as localizações do feixe de linha de campo aberto. Os pontos coloridos são as metapartículas simuladas que representam átomos e íons atmosféricos. Os átomos de nitrogênio neutros são amarelos, os átomos de oxigênio neutros são verdes, os íons de nitrogênio são azuis e os íons de oxigênio são vermelhos. O ângulo de abertura polar – é mostrado no painel direito.

O desenvolvimento das condições habitáveis na Terra está intimamente ligado à evolução de sua atmosfera, que é fortemente influenciada pelo escape atmosférico.

Nós investigamos a evolução do fluxo de íons polares do feixe de linha de campo aberto, que é o mecanismo de escape dominante para a Terra moderna. Realizamos simulações de Simulação Direta Monte Carlo (DSMC) e estimamos os limites superiores nas taxas de escape do feixe de linha de campo aberto da Terra a partir de três gigayears atrás (Ga) até o presente, assumindo a composição atual da atmosfera. Realizamos duas simulações adicionais com taxas de mistura de oxigênio mais baixas de 1% e 15% para contabilizar as condições logo após o Grande Evento de Oxidação (GOE).

Estimamos as taxas máximas de perda devido ao escoamento polar há três gigayears de 3,3 × 1027 s – 1 e 2,4 × 1027 s – 1 para oxigênio e nitrogênio, respectivamente. A perda total de massa integrada é igual a 39% e 10% da massa da atmosfera moderna, para oxigênio e nitrogênio, respectivamente. De acordo com nossos resultados, os principais fatores que governaram a saída polar no período considerado são a evolução da radiação XUV do Sol e a composição da atmosfera.

A evolução do campo magnético da Terra desempenha um papel menos importante. Concluímos que, embora a atmosfera com a composição atual possa sobreviver ao escape devido ao escoamento polar, um nível mais alto de CO2 entre 3,0 e 2,0 ~ Ga é provavelmente necessário para reduzir o escape.

Publicado em 27/08/2020 07h08

Artigo original:

http://astrobiology.com/2020/08/evolution-of-the-earths-polar-outflow-from-mid-archean-to-present.html

Estudo original:

https://arxiv.org/abs/2008.10337

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