火星和金星的现状以及地球的未来

2015-6-6 00:56| 发布者: 华科网站长| 查看: 2487| 评论: 3|原作者: PBS

太阳系中的类地行星（Terrestrial planet），又称地球型行星（Telluric planet）或岩石行星（Rocky planet）都是指以硅酸盐岩石为主要成分的行星。英文字根源自拉丁文的“Terra”，意思就是地球或土地，加上对象是行星，因此在二合一下采用“类地”行星这个译名。这四颗太阳系行星又称内行星（Inner planets），取名于最接近太阳。

同时也是地球的内外两侧最近邻居火星和金星，是最接近地球地质性质的太阳系行星，它们的演变结局与地球的未来也许有极大地相关性。

金星同地球差不多大小而火星的直径与地球的半径差不多（下图从左至右分别是水星，金星，地球和火星，这四个行星属于类地行星）。

金星的大气主要由二氧化碳组成，并含有少量的氮气。金星的大气压强非常大，为地球的90倍，相当于地球海洋中1千米深度时的压强。大量二氧化碳的存在使得温室效应在金星上大规模地进行，金星地表温度达到500度。

火星大气中主要成分也是CO2，（95%），地表温度白天28度，晚上-132度，平均-57度。表面平均气压只有600帕，相当于地球表面算起35公里高的气压，另外虽然火星大气中二氧化碳量是地球之数倍，但因缺乏水汽，所以温室效应只有10℃，比地球的33℃低。

这是今天的火星和金星大气性质，其特点是无水无氧。但在地质历史上，水的存在曾经是这两个行星的特征之一，只是在漫长的行星演化过程中，水逐渐从火星金星表面消失了。

导致火星和金星失去大气水的原因是这两个行星的磁场太弱。

火星尽管自转周期和地球差不多，但火星磁核发电机在40亿年前基本停止运转，部分硫化铁磁核还在融化状态，但磁场太弱；

金星的地核是液态铁，由于金星的自转同公转同步，因切割磁感线太慢而产生太弱的磁场。

这样一来，太阳风就可以毫无缓冲阻挡地撞击金星火星上层大气。太阳风的攻击让上层大气的水蒸气分解为氢和氧。氢原子因为质量小逃逸到了太空，而氧元素则与地壳中的物质化合（形成红色氧化物），因而在金星和火星的大气中都没有氧气。

回头来看地球，地球大气中CO2含量极低（0.04%），主要是氧气（21%）和氮气（78%），还有部分惰性气体氩气（0.9%），其它就是水蒸汽了。按照空气湿度的不同空气中可以含0至4%体积比的水蒸汽。一般空气中水蒸气的含量在0.1%体积比（极地）至3%体积比（热带）之间。地面附近的水蒸气平均含量为1.3%。

地球的自转角速度是公转的365倍，地球具备一个液态的铁地核，而形成一个较强的地磁场，所以地球可以有效地抵御太阳风的影响。是否具有了这样的防御体系，地球就可以逃脱火星金星的下场呢？

答案不是那么乐观。

尽管地球有较强地磁场，高空空气中水蒸汽含量比较低，水的分解还是在不停进行之中。在地球的演化史中，地球还是一直在“漏气”和“脱水”——由于水汽分解后的氢气在不停地抵抗地球重力而逃脱地球。目前这个速度极慢，每秒钟地球损失3公斤氢气，50克氦气（源自地球内部重核元素的裂变）。尽管这个速度慢，在地质年代的情况下造成的后果还是很大的。

地质研究发现，30亿年前，地球表面覆盖着更多的水（全部覆盖）。也就是那么多的水，生命演化才能在水中发生，演化产物可以全球扩散交流而导致生命起源现象的普遍性和统一性，产生了大量水生动物；随着漏气脱水，氧气的浓度越来越高，水位越来越低，更多的陆地露出水面，生物开始爬上陆地而形成陆生生物最终进化到人类。

从地质研究考察发现，在一开始地球空气中没有氧气，在23亿年前，脱水效应最终显现，上了岸的陆地生物的大规模光合作用造成氧气大量释放，氧气开始在地球大气中积累，达到目前21%的水平。