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02 岩质行星 Rocky Planets(第12页)

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大气

每颗类地行星诞生后,其内部气体都会从岩浆海洋中逸出,类地行星必定都有过大气层。

尽管从火山逸出的气体能显示大气曾经的样子,但是这些原始的大气层如今已经不复存在。

月球和水星的引力太小,不能抓住大气这张“毯子”

你有时可以看到月球和水星的“大气”

加了引号,因为其“大气”

压力小到只有地球大气压力的十亿分之一,它们主要由微陨石和宇宙射线撞击表面产生的游离原子组成。

这些原子是如此稀少,以至于每个原子都更可能飘向太空,而不是与另一个原子相撞。

这种状态形成了行星的“外逸层”

,它原本是大多数其他行星的大气中最外层的稀薄地带,却是月球和水星所能聚集的全部大气。

质量更大的类地行星的引力更强,这使它们能够更有效地留住气体,即使这些行星大气的密度和化学成分已经在无数的演化过程中变得面目全非。

早期更活跃的太阳风可能带走了大部分原始大气,但这些大气会通过火山活动进行补充。

一个重要的、正在进行的过程是短波长的太阳紫外线可以把水蒸气分子分解成氢和氧。

氢非常轻,可以逃逸到太空,这使得水的光解成为一个不可逆的过程。

金星和火星都以这种方式失去了大部分原本的水分。

表4总结了如今金星、地球和火星大气的组成。

*表中展示了六种最常见气体的丰度,以分子总数的百分比(地球大气中的水变化很大)、表面压力以相对地球的倍数形式表示

由于被紫外光分解,大气分子可以通过一系列被称为“光化学”

的反应与其他分子结合。

这一现象在距地表约100千米的“热层”

中尤为明显。

之所以将这个区域命名为“热层”

,是因为这一层被太阳紫外线能量加热,这种能量要么用于分解分子,要么用于剥离电子,后者被称为电离。

离子(主要是地球上的氧和金星、火星上的二氧化碳)在热层的外层中非常常见,它们形成了一个被称为“电离层”

的导电层。

当太阳风暴将等离子体从太阳带到地球时,这些等离子体会扭曲地球磁场,导致地球电离层中产生异常电流,严重干扰无线电通信,甚至导致电力故障。

大气层较深处,也就是紫外线无法穿透的地方,不受光化学的影响。

这里的空气主要是通过与地面的接触变暖,而地面是由太阳加热的。

所以在大气层最低的一层对流层中,随着高度的上升大气温度反而下降。

大气压力和密度也是同理,这意味着对流层包含了大气的大部分质量。

由于空气和岩石之间的化学反应,对流层的成分会变化,这是风化作用的必然结果。

再加上生命活动,地球上对流层的成分会演化。

植物和原始的单细胞生物仅在这里利用太阳能和大气中的二氧化碳来建造身体,释放出原始大气中极为罕见的气态氧。

没有植物,像人类这样靠氧气生存的动物就不能生存,地球对流层的温度也会不同,我稍后会解释这一点。

当对流层底部附近的空气受热时,它们会膨胀,从而有了浮力。

于是底部附近的空气上升,取而代之的是来自上方的冷空气。

另一个对流的例子就是之前在一颗行星的地幔中。

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