正文 第十九章 行星的大氣及其演化(3 / 3)

原始行星剛形成時,由於地殼運動和火山活動都很劇烈,從行星內部不斷地釋放出大量的水汽和二氧化碳。金星離太陽很近,表麵溫度很高,水汽不易凝結。大量水汽的存在使得水汽的壓力增大,金星表麵的溫度不斷升高。升到高空的水汽,受太陽光的照射分解氫氣和氧氣。氫氣輕,逸散到宇宙空間。氧氣重,降回到地麵,在高溫下,跟金星表麵的岩石等物質結合成各種氧化物。

地球離太陽要比金星遠一些,溫度適中。內部釋放出來的水汽,能夠凝結成雨降到地麵,逐漸形成了水圈。地球大氣由於有水的調節,溫度略有升高。

火星距離太陽更遠,溫度比較低。它釋放的水汽,是以冰霜的形式凝結在火星的表麵。冰霜增加了反射太陽光的能力,使得火星表麵的溫度還有所降低。

地球周圍的氣體,在離地表500千米以上的髙空,要達到11.2千米7秒的速度,才能擺脫地球的引力,逸散到宇宙空間。金星周圍的氣體,隻要離表麵200千米以上的高空,速度達到10.3千米7秒時,就能逃離金星。水星和火星的質量比地球和金星都小,它上麵的氣體更容易跑掉。經計算,地球上絕大部分氧原子的速度,都達不到逃逸速度。這樣,地球上的氧便逐漸多起來。隨著綠色植物的出現,光合作用使大氣裏的氧進一步增多,逐漸形成了像現在這樣以氮和氧為主的大氣層。部分氧氣升到高空,在地球大氣的上層形成了臭氧層。

現在再談談以上3顆行星上二氧化碳的情餌。地球剛形成時,從內部釋放出大量的二氧化碳氣體。地球上出現海洋後,大氣裏一部分二氧化碳就溶解在海水—成碳酸鹽。海水也可以把溶解的二氧化碳再釋放到大氣裏。這是二氧化碳的一個循環。地球上出現了生命以後,二氧化碳又有了第二個循環,即植物的光合作用吸收二氧化碳,放出氧氣;動物的呼吸和腐爛,又從大氣裏吸收氧氣放出二氧化碳;還有一部分有機體的殘骸,被水流衝到大海裏,在適宜的條件下逐漸形成沉積岩。一旦地殼上升,岩露出海麵,它們裏麵的碳又會發生化學反應生成二氧化碳。

金星表麵溫度很髙,二氧化碳和岩石之間反應生成碳酸韓和二氧化矽。金星上的岩石,還能經過不同的作用,往大氣裏釋放二氧化碳,二氧化碳能吸收更多的地麵輻射,使溫度升高。高溫又能使岩石不斷地生成二氧化碳,迫使溫度繼續升高。結果,二氧化碳不斷增多,形成了一個二氧化碳大氣圈。

人們發現,在火星的赤道和中緯度地區,有許多幹枯的河床。如果這些河床是由流水造成的,那麼,在過去的某一個時期,火星大氣的溫度和壓力,都應該比現在高得多,火星表麵才可能有江河湖泊。可是,現在的火星表麵卻非常幹燥。這種劇烈的變化,會不會跟二氧化碳有關係呢?

人們設想,由於某種現在還不知道的原因,有一個時期,火星冬季兩極地區的溫度略微升高了一些,凍結的二氧化碳被釋放出來,使得大氣壓力升高,赤道上的熱空氣更容易向兩極移動,兩極地區的溫度就升高,更多的二氧化碳被釋放出來。當釋放的二氧化碳,使大氣壓和兩極地區的升溫平衡時,氣壓也處在平衡的狀態。這時,火星上就能有豐富的水,形成河流。

但是,1976年經過“海盜號”探測器的探測,人們發現金星北極夏天的溫度,比原來計算的要高,這樣的溫度不能使二氧化碳保持固態,隻是水能夠形成冰的溫度。於是,人們認為,火星上的極冠是由水冰構成的。大量的二氧化碳隻能分散在火星地表的下麵。那麼,促使火星溫度上升,使火星兩極的冰變成液態水的熱量又是從哪裏來的呢?如果火星上沒有過液態水,那些幹枯的河床又是怎樣形成的呢?這些都是人們目前還弄不清楚的問題。

以前,人們認為木星上著名的大紅斑是個大風暴。大小和地球差不多。但是,“旅行者”號探測器拍攝到的照片卻說明大紅斑好像是靜止不動的,隻是它附近的大氣在繞著它轉。這又是怎麼回事呢?至今還是謎。天王星、海王星和冥王星大氣的情況,人們知道得更少,目前還沒法研究它們的演化。