Гидродинамическая диссипация

Гидродинамическая диссипация — природное явление при диссипации атмосфер, в ходе которого происходит потеря тяжелых газов в космос путем столкновения молекул тяжелых газов с молекулами более легких газов. Одним из следствий этого процесса в эволюции атмосфер является их изотопное фракционирование или аномальное содержание более тяжелых изотопов газов.

Схема гидродинамической диссипации: энергия солнечного излучения разогревает внешние слои атмосферы или термосферу, что приводит к её расширению и к совместному движению атмосферных газов в космос.

Общие сведения

Гидродинамическая диссипация происходит в виде сопутствующего процесса при выбросе легких атомов из атмосферы, которые из-за столкновений с другими атомами также вовлекают в этот процесс более тяжелые атомы. Самая тяжелая разновидность атома, которую можно удалить из атмосферы таким образом, называется перекрестной массой. Основными источниками энергии диссипации атмосфер являются жесткое космическое излучение и частицы межпланетной плазмы или солнечный ветер.

Наиболее характерным результатом гидродинамической диссипации в атмосферах планет является их изотопное фракционирование, которое сказывается в соотношении различных изотопов благородных газов (²⁰Ne/²²Ne, ³⁶Ar/³⁸Ar, ^{78,80,82,83,86}Kr/⁸⁴Kr, ^{124,126,128,129,131,132,134,136}Xe/¹³⁰Xe) или изотопов водорода (D/H). Ниже приводится таблица с соотношениями изотопов благородных газов для планет земной группы с атмосферами в сравнении с их соотношениями на Солнце и в хондритах.

Изотопное фракционирование атмосфер Венеры, Земли и Марса

	36Ar/38Ar	20Ne/22Ne	82Kr/84Kr	128Xe/130Xe
Солнце	5,8	13,7	20,501	50,873
CI хондрит	5,3±0,05	8,9±1,3	20,149±0,08	50,73±0,38
Венера	5,56±0,62	11,8±0,7	--	--
Земля	5,320±0,002	9,8±0,08	20,217±0,021	47,146±0,047
Марс	4,1±0,2	10,1±0,7	20,54±0,2	47,67±1,03