Exosfera

El límite inferior de la exosfera se denomina termopausa o exobase . También se le conoce como altitud crítica , ya que es la altitud a partir de la cual las condiciones barométricas dejan de aplicarse. La temperatura atmosférica se vuelve prácticamente constante por encima de esta altitud. ^{[ 6 ]} En la Tierra, la altitud de la exobase oscila entre aproximadamente 500 y 1000 kilómetros (310 y 620 millas ) dependiendo de la actividad solar. ^{[ 7 ]} 

La exobase se puede definir de dos maneras:

Si definimos la exobase como la altura a la que las moléculas que viajan hacia arriba experimentan una colisión en promedio, entonces en esta posición el camino libre medio de una molécula es igual a una altura de escala de presión . Esto se muestra a continuación. Consideremos un volumen de aire, con área horizontal${\displaystyle A}$y una altura igual al camino libre medio${\displaystyle l}$, a presión${\displaystyle p}$y temperatura${\displaystyle T}$Para un gas ideal , el número de moléculas que contiene es:

${\displaystyle N={\frac {pAl}{k_{B}T}}}$

dónde${\displaystyle k_{B}}$es la constante de Boltzmann . A partir del requisito de que cada molécula que se desplaza hacia arriba sufre en promedio una colisión, la presión es:

${\displaystyle p={\frac {m_{A}Ng}{A}}}$

dónde${\displaystyle m_{A}}$es la masa molecular media del gas. Resolviendo estas dos ecuaciones se obtiene:

${\displaystyle l={\frac {k_{B}T}{m_{A}g}}}$

que es la ecuación para la altura de escala de presión. Como la altura de escala de presión es casi igual a la altura de escala de densidad del constituyente primario, y debido a que el número de Knudsen es la relación entre el camino libre medio y la escala de fluctuación de densidad típica, esto significa que la exobase se encuentra en la región donde${\displaystyle \mathrm {Kn} (h_{EB})\simeq 1}$.

La fluctuación en la altura de la exobase es importante porque esto genera resistencia atmosférica sobre los satélites, lo que eventualmente provoca que caigan de su órbita si no se toman medidas para mantenerla.

En principio, la exosfera abarca distancias donde las partículas aún están ligadas gravitacionalmente a la Tierra , es decir, las partículas aún tienen órbitas balísticas que las llevarán de regreso hacia la Tierra. El límite superior de la exosfera se puede definir como la distancia a la que la influencia de la presión de la radiación solar sobre el hidrógeno atómico supera la de la atracción gravitacional de la Tierra. Esto ocurre a la mitad de la distancia a la Luna o en algún lugar cercano a los 200 000 kilómetros (120 000 millas) . Se observa que la exosfera, observable desde el espacio como la geocorona , se extiende al menos hasta los 100 000 kilómetros (62 000 millas) de la superficie terrestre. ^{[ 8 ]}  

Existen numerosas hipótesis sobre la formación de la exosfera superficial de Mercurio , la cual, según se ha observado, incluye elementos como sodio (Na), potasio (K) y calcio (Ca). ^{[ 10 ]} Se ha sugerido que cada material se originó a partir de procesos como impactos, viento solar y desgasificación del cuerpo terrestre, que provocan que los átomos o moléculas formen la exosfera del planeta. ^{[ 10 ]}

Se ha informado que los meteoroides impactan comúnmente la superficie de Mercurio a velocidades de hasta 80  km/s, capaces de causar la vaporización tanto del meteoro como del regolito superficial al contacto. ^{[ 11 ]} Estas expulsiones pueden generar nubes de materiales mixtos debido a la fuerza del impacto, las cuales pueden transportar materiales y compuestos gaseosos a la exosfera de Mercurio. Durante el impacto, los elementos originales de los cuerpos en colisión se descomponen principalmente en átomos en lugar de moléculas, los cuales pueden luego reformarse durante un proceso de enfriamiento. Se han observado materiales como Na, NaOH y O ₂ . ^{[ 11 ]} Sin embargo, se teoriza que, aunque se han liberado diferentes formas de sodio a la exosfera de Mercurio a través del impacto de meteoros, esto representa un pequeño factor en la concentración general de átomos de sodio y potasio. ^{[ 11 ]} Es más probable que el calcio sea resultado de impactos, aunque se cree que su transporte se completa a través de la fotólisis de sus antiguos óxidos o hidróxidos en lugar de átomos liberados durante el momento del impacto como el sodio, el potasio y el hierro (Fe). ^{[ 11 ]} 

Otro posible método de formación de la exosfera de Mercurio se debe a su singular relación entre la magnetosfera y el viento solar . Se postula que la magnetosfera de este cuerpo celeste constituye un escudo incompleto frente a la erosión causada por el viento solar. De ser cierto, existen aberturas en la magnetosfera por las que el viento solar puede atravesarla, alcanzar el cuerpo de Mercurio y pulverizar componentes de la superficie que se convierten en posibles fuentes de material en la exosfera. ^{[ 12 ] [ 13 ]} La erosión puede desgastar elementos como el sodio y transportarlos a la atmósfera. Sin embargo, este fenómeno no es constante y no explica la totalidad de los átomos o moléculas de la exosfera. ^{[ 13 ]}