如果没有全球磁场，地球大气层能维持多久?

Question

地球磁场提供了对抗太阳风的重要保护(例如，参见维基百科关于地球磁场的内容以及其中的参考资料)。火星可能失去了大气层，因为它没有保留这样的磁场金星也没有固有磁场．这就提出了一个问题:如果全球磁场消失，地球大气层会发生什么?太阳风会把它们都吹走吗?如果是这样，需要多长时间才能只剩下一小部分(< 10kpa海平面压力)?

Answer 1

大气逃逸是一个有着悠久研究历史的课题。这个问题很复杂，正在通过测量和模拟来解决。

例如，火星上仍然在积极研究大气逃逸的问题，MAVEN(火星大气和挥发性物质演化)航天器任务就是致力于这个主题。火星是一颗没有显著全球磁场的行星(尽管它确实有地壳磁异常);事实上，它的行星发电机是活跃的，然后在大约36亿年前停止了，这大大降低了它的磁场强度。
因此，了解其大气层的演变有助于了解如果地球失去磁场会发生什么。火星大气逃逸的问题与水的命运有关(地质证据表明，过去存在液态水，这表明当时温暖而稠密的大气能够支持液态水)。

除了热大气逸出，还有非热逸出，包括小行星撞击(过去)和大气与太阳风之间的相互作用导致大气离子的拾取(过去和今天仍在继续)。

关于类地行星大气逃逸的科学文献参考的一些例子(摘要):
火星大气的脱气历史和逃逸与水库存
或
金星、地球和火星大气的非热逸出

Answer 2

由于大气的保留在很大程度上取决于逃逸速度和温度，去除地球磁场应该不会有很大的显著影响，因为目前的研究表明，地球磁场改变了太阳风造成的大气损失的位置，而不是消除太阳风。如果没有磁场(以目前的太阳亮度)，地球的温度不太可能发生太大变化，所以这一点也可以忽略不计。

更有可能的是，由于太阳耗尽氢而导致氦聚变增加，从而导致太阳膨胀，导致温度升高，地球大气层将减少，这种现象与是否有磁场无关。这将是在大约50到70亿年后大气逃逸和太阳系的形成和演化维基百科的文章。

如果我们不考虑太阳的膨胀，并做出一个方便但不正确的假设，即太阳风和温度将随着时间的推移保持不变，那么地球的大气层可能会在数万亿年的时间框架内被剥离。看到大气逃逸维基百科的文章，还有这个行星磁场有多重要Space.com的文章。