一個質量為地球十分之一的行星可能擁有和地球大氣壓相等的大氣層嗎？

01-16

拋磚引玉，用比較粗略的模型估計下。氣體分子在引力場當中的分布可以用玻爾茲曼分布律來描述，地表的重力勢能是個負數 $-frac{GMm}{R} = -E_0$ ，當氣體分子的動能加上重力勢能超過0的時候，就可能會逃逸出引力場的範圍，由於這個比例非常小，可以粗略認為逃逸出去的粒子數與地面粒子數的比例，和 $kTe^{-frac{E_0}{kT}}$ 成正比。

逃逸出去的粒子數必須跟補充回來的粒子數相等，補充有兩個途徑，一個是捕獲宇宙中的粒子，這個在行星剛形成的時候可能比較重要，但在形成之後估計少得可憐；另一個是從行星本身產生的氣體。我們姑且認為一個行星補充的粒子數是個固定值，這樣單位時間逃逸的粒子數也是個固定值。

另外，地表的壓強除了跟粒子數成比例，還跟溫度成正比，這樣kT剛好消去，所以總的壓強可以認為是：

$p = Ce^{frac{E_0}{kT}}$

從這個表達式中我們可以看出：

溫度降低時氣壓可以升高。不過這個降低也有極限，因為低到一定程度，大氣成分可能發生相變，變成液體或者固體。
氣體的平均分子量越大，大氣壓強越大（表現在 $E_0$ 裡面）
相同質量的條件下，星球的表面半徑越小，表面上的壓強越大
基礎補充量，從行星本身和從外部空間捕獲的氣體越多，大氣壓強越大。

所以總體上來說是完全有可能出現這樣的情況的，可能的情況包括：溫度比較低；平均分子量比較大；星球半徑比較小（或者說密度比較大）；從行星內部或外部產生的氣體本身比較多。金星質量比地球低，但是金星的大氣壓就比地球高的多，所以這麼看來的確是有可能在質量比較小的行星上有比較高壓力的大氣的。

何止啊，更小的星球都能有更多的大氣。

我說出來你可能不信，土星的一顆衛星，土衛六（泰坦），其體積只有地球的6%，密度則和地球完全不能比（因為它是冰質的），質量只有地球的2%（也就是五十分之一），所以它的表面重力加速度比月球還低（0.14G）。

然而

土衛六大氣層真彩色照片卡西尼號拍攝

這貨擁有著氮氣（N2）為主（佔98%以上，是地球以外唯一富含氮氣的星球）的大氣層（與地球類似，但沒有氧氣，除了氮氣之外就是甲烷和少量的氫氣），且總的大氣質量比地球大氣層還略多一些。由於表面積比地球小得多，它的地表氣壓足足有1.45個標準大氣壓。由於重力很弱，它的大氣壓隨高度衰減非常緩慢，大氣層稠密區一直延伸到地表上空900餘公里處（地球只有100公里）。

土衛六沒有磁場，能保存這麼多大氣最主要的原因就是溫度太低，導致氣體分子運動的速度達不到逃逸速度。即便如此，土衛六也已經損失過一些大氣了。土衛六的軌道在土星磁場的邊緣，周期性的進出土星磁場，幸運的是，離開土星磁場的這段時間土衛六似乎被土星暫時磁化了。

左側是高度，右側是氣壓，底部是溫度

看圖嚇死你，土衛六上，要達到一個大氣壓，都到了接近萬米的高空了。那些下著甲烷雨的雲，飄在兩萬到三萬米的高空，地球上雨雲的雲底高度也就幾百米到三四千米而已。百公里以下飄著托林組成的霾，幾千公里的高空則有巨大的電離層。

--------------------------分割線--------------------------

順便多放一張圖，大氣層和內部結構都依比例繪製。土衛六的表面可不是地球這樣的石頭。在這麼寒冷的地方，它的地幔是水，而地殼則是表面流淌著液態甲烷的冰！如果它受熱了，只會揮發出更多氣體來。

土衛六，雖然不是行星

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%9F%E5%8D%AB%E5%85%AD

質量
1.3452±0.0002×10^23 kg (0.0225倍地球質量)

表面氣壓
146.7 kPa (1.45標準大氣壓)

溫度夠低就可以，而且氣體都必須是分子量很大的成分，比如二氧化碳，氮氣。

能啊……讓大氣層逸散的主要作用，就是分子的熱運動。

所以只要離恆星足夠遠，足夠冷（順便遠離太陽風），分子質量大的氣體還是能被捕獲的……

算算這個星球表面的逃逸速度唄。。。

如果體積足夠小，密度足夠大，也許可以？

滿足題目的例子不知道，說一個我覺得類似的。

金星質量略小於地球，但大氣層達到90個大氣壓。

可以，磁場和引力和離太陽的距離決定最大大氣高度，離太陽遠，太陽風弱，或者磁場強都可以擁有更多的大氣，即使引力小也可以通過其它方式彌補。

還取決於大氣的氣體組成成分