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2024-11-12 232
金星和土卫六质量比地球小，气压却比地球大，为什么会这样？
来源：互联网
2024-11-12 23:29:59 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
很多资料都认为，天体的大气是否存在，以及气压大小只与该天体质量、磁场相关。按照这个说法，很难解释土卫六和金星的大气状态，因为它们都比地球质量小，且磁场也很微弱，但其大气密度和表面大气压强都远远高于地球。现在我们就来讨论厘清这个问题。
大气压当然与行星质量有关，但不是唯一关联。行星大气是包裹着行星体的中性气体和电离气体的总称，它们依附在星体周围。天体质量对锁定大气不然大气逃逸有较大关联。一般来说，质量越大的行星，引力（重力）越大，对大气的束缚度就越大。
这可以解释水星、月球这种较小天体很难保留浓密大气的原因。当然水星大气难以保留，还与其靠太阳太近有关。我们知道，温度越高，气体分子活动越激烈，散逸速度也就越快，这样，小重力的水星就更难束缚住大气了，所以水星只有非常稀薄的大气，相当于地球表面上空500千米高度的大气浓度，也就是不到地球表面密度的1000亿分之一。
但行星大气的浓密或稀薄，还与大气生成过程和磁场有密切关联。如果一颗行星在诞生早期，本来就没有大气或大气很稀少，即便行星引力再大，又有什么用呢？就像一个守财奴如果没财可守，再能守也没用。
磁场则对大气的保留有重要作用。如地球磁场，在数万千米高空，将来自太阳的高速带电粒子（太阳风）疏导偏转，从地球大气层上空划过，保护了大气层，避免了太阳风把大气带走。
而大气压，是气体分子不断碰撞物体表面的压力，气体密度越大，碰撞的频率就越高，天体引力（重力）越大，碰撞的力度就越大，因此，星球表面气压大小，不光与星球的质量有关，还与天体早期形成气体密度密切相关，是气体密度和重力的合力。
地球大气生成过程。地球大气最初并不是我们现在这种成分，是从地球诞生的45亿年前开始逐步生成并变化过来的。开始，地球是行星盘物质在自身引力下，相互碰撞聚集，像滚雪球一样渐渐长大，最终把所有轨道附近物质都吸附完了，就形成了地球雏形，开始是一个温度有8000℃的熔融球体。
地球形成后，还发生了一次大碰撞，是与一颗相当火星质量的行星相撞，撞歪了地球自转轴，增加了地球质量约1/8，生出了一个地球卫星~月球，这个过程不在本文讨论范围，就不展开说了。
在地球处于高温时期，大气分子运动速度很快，地球引力无法抓住这些气体，因此难以形成浓密的大气层。一直到地球慢慢冷却形成了固体外壳，溶解在熔岩中的气体以火山爆发形式被大量释放出来，这就是地球的排气过程。这些气体主要由水汽、二氧化碳、氮组成，这是地球最早的大气层。
冷却后的地球上空，蒸发的水汽形成了巨量的云层，暴雨期开始了，开始暴雨还没有到达地表就被蒸发了，后来落到地面继续沸腾蒸发，随着地表被雨水慢慢冷却，终于开始积水。暴雨连续下了千万年，雨水灌满了低洼地带和盆地，形成了地球海洋，同时洗掉了空气中大量的二氧化碳，空气中的水汽也大大减少。
地球水的来源还有一种解释，就是陨石雨的轰击，其中最重要的是彗星撞击，给地球带来了大量的水资源，甚至有机物。
但这个时候的大气，并没有很多氧气，现在的大气的氧氮比是在几十亿年的演化过程得到的。氧气大量形成有两个重要因素：一个是水汽被带到高空大气层时，被太阳紫外线照射，分解成氢和氧，氢是最轻的气体，容易逃逸出大气层，而氧原子结合成氧分子比较重，就保留了下来；第二个因素是更重要因素，就是地球演化出了生命，尤其是绿色植物，通过与阳光的光合作用，将二氧化碳反应生成了有机物质和氧，从而依靠氧生存的生命渐渐发达起来。
现在地球大气层的成分为：氮78.084%、氧20.946%、氩0.934%、水汽0.25%、二氧化碳0.032%、 氖0.0018%、 氦0.00052% 、甲烷0.0002%、 氪0.0001%、氢0.00005%、 氙0.000008%、臭氧0.000001%、 其他0.001421%。地球的生态圈形成大气循环并保持基本平衡，地球重力拉拽保持着大气密度，而地球磁场是保护地球大气圈不受侵害的天然屏障。
金星大气生成过程。金星是一颗与地球大小差不多的类地行星，其半径是地球的95%，体积是地球的0.88倍，质量是地球的80%，可是其大气密度是地球的100倍，表面气压是地球的93倍。
金星重力小于地球，而大气压力却高出地球很多，从这一点，我们可以印证前面说的，大气压不仅仅与星球重力有关，而是与大气生成过程和密度密切相关。
金星这种大气现状也是随着金星演化而慢慢变成的。科学研究认为，金星在诞生初期和大气生成过程也与地球差不多，也生成了海洋，但后来演化过程被一些天体事件给改变了，比如巨大的撞击导致了金星自转和磁场的改变，板块运动停止，高温让海洋完全被蒸发。
巨量的水蒸气在大气中形成一道屏障，太阳辐射反射被这道屏障阻挡了，热量无法散射回到太空，金星坠入了无法逃脱的温室效应钟罩中。高温使岩石中的碳不断分解出来，与大气中的氧结合成二氧化碳，而随着二氧化碳在大气中浓度越来越高，温室效应形成恶性循环，金星表面温度就越来越高，从而使金星堕入了万劫不复的地狱梦魇。
也有人认为，金星没有演化出生命和绿色植物，是大气没有得到改造的原因。但我认为，即便金星开始演化出来了生命，在后来的天体事件中，这些脆弱的生命也将灭绝，因为人类现在都无法抗拒来自太空的巨大天灾，何况远古时期的脆弱生命？
土卫六是唯一有浓密大气的卫星，大气压高于地球。土卫六又被称为泰坦星，在太阳系行星200多颗天然卫星中排名老二，直径为5150千米，约为地球的40%；质量为1.345x10^23kg，只有地球的1/44.6；重力不到地球的1/7。但其大气压却为地球的1.5倍。
既然重力比地球小这么多，大气密度和气压又比地球还要高出50%，这进一步说明了星球大气浓度气压并非只是与重力有关，而是与其生成过程和密度密切相关。土卫六大气组成主要为氮气，占比98.44%，其余为甲烷、乙烷、丁二炔、丙炔、丙炔腈、乙炔、丙烷等，还有极少量二氧化碳、氰、氰化氢和氦气。一些科学研究认为，土卫六大气主要来自彗星的撞击，彗星带来的氨冰在撞击过程或通过光化学反应生成了氮气。而彗星上复杂的有机物成分，很可能是产生甲烷等有机气体的原因。
土卫六不但是具有浓密大气的唯一卫星，还是太阳系除地球外唯一表面存在液态湖海的星球。但土卫六的液态湖海不是水，而是甲烷。科学家们怀疑在这些羟湖里可能存在着某种特殊的生命形式，如依靠甲烷羟类为食物生存，极耐低温的生物。研究表明，在土卫六表面200千米冰层深处，还可能存在液态水的海洋。
研究认为，土卫六上也存在制约生命的重要因素，如温度过低，表面温度只有-176.16℃；没有发现液态水；没有磁场保护，当其运行到土星磁场保护之外时，会直接暴露在太阳风的强烈辐射之下，生命可能无法存活等等。
但科学界对土卫六充满了兴趣，NASA甚至派出了一艘探测器降落到了土卫六的表面，这就是搭载卡西尼到达土卫六的惠根斯号，它是人类第一艘降落在除月球以外的天然卫星的探测器，拍摄传回了土卫六表面的大量资料。科学家们还打算对土卫六进行更多的探测，弄清楚其上面到底有没有生命存在。
八大行星都有大气，只是龙生九子各不相同而已。行星或者各种天体都有大气，其密度和气压与星球质量、大气生成原因和密度、磁场的都有联系。相信通过前面几个星球的介绍，大家已经对这些因素有所了解。
太阳系八大行星的大气，与这些行星性质、质量、磁场、距离太阳远近、生成原因，表现出完全不一样的特点，大气状态五花八门。火星由于质量较小，磁场微弱，因此大气很稀薄，只有地球大气密度的约1%，且二氧化碳占比达到95%，气压只有地球的0.5~0.8%。
除了四个类地行星，即地球、火星、金星、水星，处于小行星主带之外的4颗行星，属于气态巨行星，都比地球大很多，而且主要由气体组成，不过在其大气层深处，由于高温高压状态，气体被压缩成液态和液体金属态，它们都有一个不大的岩石地核。
这些气态行星的结构完全与类地行星不一样，它们都没有一个固体表面，作为行星整体密度都大大小于类地行星。在太阳系形成初期，太阳风猛烈，把物质吹向远离太阳，气态轻物质就吹得更远，这些气态巨行星就是由这些吹得更远的气体组成。这些行星由于距离太阳更远，表面温度都很低，而且一个比一个低，木星为-168℃，土星为-170℃，天王星、海王星都低于-200℃。这些行星大气层组分也与类地行星完全不一样，都以氢和氦为主。
这些气态行星的详细情况在过去时空通讯许多文章中都有讨论，在此就不一一展开说了。感谢阅读，欢迎讨论。
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